Безопасность — задача №1

Автомобиль! Сохрани нам жизнь, а себе будущее

Автомобиль! Сохрани нам жизнь, а себе будущее

Имея такие показатели,
автомобили не собираются сдавать свои позиции и все больше наращивают свои
мощности, тем более что других таких мобильных, быстрых и удобных средств
перемещения гении нашего времени пока еще не изобрели. Однако потребность в
замене автомобилей или кардинальном их перевоплощении в наше время стоит очень
остро. Такой вывод можно сделать, остановившись лишь на одном из множества
отрицательных последствий автомобилизации общества: ежегодно в автокатастрофах
гибнет около четверти миллиона человек и около пятидесяти миллионов получают
увечья. Эти ошеломляющие цифры значительно превосходят статистику жертв войн,
природных и производственных катастроф. Но неужели никто не пытается изменить
существующее положение? Ответ на этот вопрос мы уже неоднократно пытались найти,
прослеживая развитие конструкций автомобилей и их систем, и сегодня продолжим
разговор о путях повышения их безопасности.

Первые шаги по созданию безопасного автомобиля были направлены на сохранение
жизни пешеходов, оказавшихся «препятствием» на пути у «железных коней». В те
далекие времена были придуманы сотни, если не тысячи, конструкций, способных или
пытающихся спасти жизнь пешеходов (см. рис. 1). Однако с каждым годом скорости
росли и, начиная с отметки 20 км/ч на спидометре, автомобиль в момент
столкновения стал представлять опасность уже и для водителя с пассажирами. Так
при лобовом столкновении со скоростью 20 км/ч человек массой 80 кг получал 5-ти
кратную перегрузку, которая превращалась в силу удара человека об впереди
находящиеся части салона, равной 400 кг. Такая сила, естественно, не могла не
сказаться на здоровье водителя и пассажиров. С этого момента развитие
конструкторской мысли стало на путь создания конструкций, способных поглотить
энергию столкновения. Чего только не предлагали: и мягкие накладки на бампер, и
пневмо- или гидроподушки спереди бампера, и даже комплект запасок на бампере.
Это все являлось дополнением к бамперу. А бампер в свою очередь пытались связать
с автомобилем через газовые, гидравлические амортизаторы, пружины и разного рода
энергопоглощающие вставки. Не получив требуемой отдачи от всех этих изобретений,
конструкторы направили свой взор вглубь конструкции автомобиля. Так началось
превращение несущей рамы автомобиля в несущий кузов.

Несущий кузов, с одной стороны, дал возможность кабине, салону автомобиля
иметь более жесткую конструкцию, а с другой стороны — «носовая и кормовая» части
автомобиля стали выполнять функции поглощения энергии от удара. Эта конструкция
во время столкновения поглощала большую часть энергии удара и в это же время
двигатель зачастую оказывался «на руках» у пассажиров, а руль «в зубах» у
водителя. Спасти пассажиров от двигателя удалось при помощи изменения крепления
«сердца» автомобиля, т.е. двигатель стали крепить не на опорах, а в подвешенном
состоянии. При столкновении подвешенный двигатель просто падает вниз, на дорогу.
Что же касается руля, то конструкция вала его привода также претерпела
изменений, а точнее, цельный вал превратился в трехсекционный, складывающийся в
противоположную сторону направления удара.

В настоящее время безопасности (пассивной) автомобиля уделяется очень много
внимания. Для того, чтобы убедиться в этом, мы представляем вашему вниманию
концепцию безопасности концерна «Mercedes-Benz» в его автомобилях А, С класса и
SLK.

В С-классе каркас кузова (рис. 2) спереди имеет большую поперечину из
высокопрочной стали, которая соединяет оба лонжерона и представляет таким
образом стабильное соединение, которое при наиболее часто встречающихся
смещенных (под углом) столкновениях активно поглощает энергию. Продольные балки
(лонжероны) имеют так называемую вилочную конструкцию, которая позволяет
разветвлять силу удара в разные направления. Два основных продольных лонжерона
сжимаются в соответствии с так называемым «принципом складывающихся вмятин»,
наподобие гармошки.

Для повышения безопасности при боковом ударе С-класс имеет три большеобъемные
поперечные балки и усиленные продольные балки в порогах из высокопрочной стали
(рис. 3).Такая конструкция позволяет при ударе поглощать значительную часть
энергии. В SLK передняя часть каркаса кузова базируется на принципе,
используемом для автомобилей класса С. Однако внутри лонжероны примыкают к
выгнутой далеко вперед передней стенке. Эта конструкция получила название
эллипсоидной передней стенки; она не только увеличивает передний объем
деформации примерно на 50 мм, но и обеспечивает оптимальное направление сил при
лобовом столкновении. Благодаря своему изгибу по краям передняя стенка SLK
непосредственно соединяется с лонжеронами, внутренними панелями в днище, а также
наружными лонжеронами дверных порогов. Это дает некоторые преимущества: передние
лонжероны получают оптимальную опору на расположенные внизу панели, так что силы
от лобового удара перераспределяются в опорный каркас, а салон остается
неповрежденным. Благодаря эллипсоидной передней стенке отказались от применения
вилочной балки (С-класс). Согласно статистике около 70% всех тяжелых ранений
пассажиров вызваны смещением агрегатов в салон. Эллипсоидная передняя стенка
является препятствием для двигателя и коробки передач. Для предотвращения
смещения рулевого колеса корпус рулевого механизма соединен с неподвижно
подвешенной трубой рулевой колонки через деформируемый элемент.
Перераспределение сил при заднем ударе происходит от задних лонжеронов,
состоящих из замкнутого профиля, через знакомую вилочную конструкцию в
замыкающую балку днища Салон автомобиля имеет очень высокую поперечную жесткость
благодаря мощной верхней поперечине над задней стенкой. Ко всему этому при
боковом ударе салон защищают прочные на изгиб боковые лонжероны, жесткие на
сжатие поперечины под лобовым стеклом, под приборной панелью и под сиденьем
водителя, а также двери с дополнительными силовыми брусьями безопасности. Особое
значение для SLK имеет обеспечение безопасности при опрокидывании, которая
достигается совместным действием передних дверных стоек и обеих неподвижных дуг
безопасности (рис. 4). Каждая передняя стойка имеет по две трубы из
высокопрочной стали, а размещены они одна в другой. Такая конструкция позволяет
усилить нижнюю зону деформации, которая подвержена наибольшему изгибающему
моменту. Дуги безопасности из высокопрочной стали прикреплены к жесткой
поперечине задних стоек. При закрытой крыше задняя рама может опираться на дуги
безопасности.

С рождением у Mercedes А-класса началось развитие новой концепции
безопасности. Широко разрекламированный А-класс имеет принципиально новую
конструкцию кузова, полностью отличающую его от своих братьев. Прежде всего
стоит сказать о так называемой схеме «Сандвич», в которой пол имеет двойное
пустотелое дно. Эта конструкция позволила намного повысить прочность кузова при
лобовых и боковых ударах. В пустотелом полу размещается часть агрегатов, а также
появилась возможность установки силовых брусьев увеличенного сечения, что сразу
же сказалось на повышении безопасности. При лобовом ударе, благодаря двойному
дну, у двигателя нет никаких шансов попасть внутрь салона.

Все описанные особенности конструкций кузовов не являются единственными, это
лишь малая доля того, что мы имеем. В настоящее время большое внимание уделяется
антикоррозионным покрытиям, т.к. коррозия кузова способствует понижению
прочности, а значит и безопасности автомобиля. Постепенно наступает время
композитных материалов с их малой массой и большой прочностью, не уступающие
металлу. Остановка на пути внедрения композитных материалов в автомобили
находится лишь в стоимости этих новых прогрессивных технологий.

Юрий ДАЦЫК