535 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Сила удара автомобиля при столкновении

Автошкола –
«Чем мы рискуем, не пристегиваясь ремнями безопасности»

– ВЫ КОГДА-НИБУДЬ падали со стула? – спросили меня в лаборатории “Volvo”.

– Однажды, когда ножка подломилась…

– Надеюсь, было не очень больно?

– Нет, но крайне неприятно.

– А если встать на стул ногами и упасть на пол плашмя? Что будет, как вы полагаете?

– Ничего хорошего. Лучше даже не думать об этом.

– А мы рассчитали последствия: вы ударитесь лицом о пол с такой же силой, как стукнулись бы о ветровое стекло, руль или приборную панель машины при лобовом столкновении на скорости 25 км/ч. Неприятно? Но этого легко избежать, если пристегиваться ремнями безопасности…

Вот такая наглядная арифметика. Вольвовцы перевели удары на разных скоростях “в стулья”. Таким образом, у них получилось, что если 25 км/ч соответствует одному стулу, то 40 км/ч – уже девяти. Представляете себе эффект от падения с такой пирамиды?

Все результаты расчетов мы свели в таблицу, для удобства указав эквивалентную высоту падения не в стульях, а в метрах. Обратите внимание, что удар при ДТП на скорости 100 км/ч будет в точности такой же, как при падении на землю с крыши 12-этажного дома!

Понятно, что в этом случае уже ничто не спасет. Но ведь на меньших скоростях человек может выставить вперед руки и тем самым смягчить удар?

– Нет, не получится, – утверждают специалисты. – Сил не хватит!

Для того чтобы понять, почему их не хватит, придется вспомнить школьный курс физики. Не пугайтесь – в минимальном объеме. Масса тела, как известно, величина постоянная. А вот вес – может меняться. Например, принято считать, что человек средней комплекции весит около 70 кг. На самом деле это значит, что масса его тела составляет 70 кг. В состоянии покоя масса равна весу. Но в нашем случае при ударе автомобиля о препятствие находящемуся в машине человеку будет придано значительное отрицательное ускорение (иными словами – замедление), и его вес изменится. Он составит произведение массы на ускорение.

Впрочем, можно не забивать голову законами физики и не искать калькулятор. Специалисты все уже рассчитали. При ударе на скорости 10 км/ч вес 70-килограммового человека возрастет почти до… тонны. Если быть точным, то до 982 кг. Не великовата ли нагрузка на руки? Если же скорость движения вырастет до 40 км/ч, то вес тела при ударе составит 2.453 кг (см. таблицу). Две с половиной тонны руки точно не выдержат…

Кстати, именно поэтому эксперты категорически запрещают в машине держать детей на руках. Масса годовалого ребенка составляет 10-12 кг (это норма). А при лобовом столкновении на 40 км/ч его вес увеличится… в 35 раз. Согласитесь: 350-420 кг ни одна мама в руках не удержит.

Скорость автомобиля при ударе (км/ч)Эквивалентная высота падения (м)Вес человека в момент

удара (кг)

100,39982,04
252,461.748,6
406,302.453,6
5511,913.154,7
7019,293.780,9
8528,444.349,4
10039,374.861,1

ИСТОРИЧЕСКИЙ ФАКТ

ПОЧТИ полвека назад – в 1959 году Нильс Болен, сотрудник отдела безопасности компании “Volvo”, изобрел трехточечные привязные ремни. В следующем году они уже появились на конвейере. Ими стала оснащаться модель “Volvo Amazon” (на фото), ставшая первым в мире автомобилем, серийно оборудованным этим средством безопасности. Потом ремни появились на “Volvo PV544”, а чуть позже их взяли на вооружение и другие автопроизводители.

Вклад компании “Volvo” в дело пассивной безопасности был признан столь важным, что в 1985 году патентное бюро Западной Германии назвало автомобильные привязные ремни одним из восьми самых ценных для человечества изобретений, сделанных за последние 100 лет.

Поначалу ремнями оборудовались только места водителя и переднего пассажира. На задних сиденьях они появились лишь в 1967 году, а еще через два года стандартом (и спереди, и сзади) стали инерционные ремни с катушками, фиксирующимися при столкновении.

Миф о лобовом столкновении: правду знают только криминалисты

«За рулем» опровергает самую популярную страшилку.

Не дай вам Бог на полном ходу врезаться в дерево или стену. И уж совсем страшные последствия влечет за собой лобовое столкновение: ведь к вашей скорости фактически добавляется скорость встречной машины. А энергия, как учат в школе, пропорциональна квадрату скорости — в общем, о последствиях жутко думать.

Между тем, если все-таки подумать и вспомнить школьную физику, то. получается неожиданный вывод. Складывать скорости вовсе не нужно! И если, к примеру, на трассе сталкиваются лоб в лоб две одинаковые легковушки, двигавшиеся с равными скоростями, то энергия удара для каждой из них будет определяться только ее скоростью и массой. Иными словами, последствия для нее окажутся примерно такими же, как от удара в неподвижную стену! А вовсе не удвоенной и не учетверенной.

Непонятно? Между тем все просто — ситуацию описывал еще Яков Исидорович Перельман в своей «Занимательной механике». Действительно, если предположить, что в момент удара одна из машин стояла на месте, то очевидно, что последствия такой аварии будут куда менее страшными, чем при ударе в массивную неподвижную стену. Два столкнувшихся таким образом автомобиля продолжат движение и будут отброшены довольно далеко от точки столкновения; при этом энергия деформации поделится между ними, грубо говоря, пополам. А вот если тупо вмазаться в стену, то никакой траты энергии на перемещение уже не будет: вся накопленная энергия израсходуется на деформацию одного кузова. Если же теперь предположить, что вторая машина в момент столкновения тоже обладала скоростью, то по мере ее увеличения перемещение скомканных кузовов от точки удара будет сокращаться и, наконец, при равенстве скоростей, машины останутся после аварии в точке удара. При этом последствия такой аварии будут аналогичны удару в стену.

Таким образом, столкновение двух машин равной массы на скорости, к примеру, 100 км/ч будет аналогично удару об стену на тех же 100 км/ч, а вовсе не на 200 км/ч. Примерно об этом и говорил Перельман, описывая знаменитый опыт с магдебургскими полушариями. Напоминаю — их пытались разъединить две упряжки по 8 лошадей, тянувших в противоположные стороны. Но того же эффекта можно было бы добиться, обойдясь всего одной восьмеркой лошадей и прицепив одно из полушарий к неподвижной массивной стене…

Само собой, что если массы автомобилей значительно различаются, то и последствия такого столкновения будут как при контакте слона с Моськой. Во всех случаях тяжеленный «слон» пострадает заведомо меньше, чем крошечная «Моська».

Выводы довольно мрачные, но все-таки озвучу их. Для тяжелого автомобиля лобовуха с легкой машинкой может быть безопаснее наезда на неподвижное препятствие типа стены или опоры моста. Для маленькой машинки подобная «встреча» опаснее. Для машин равной массы разницы нет.

А совет в итоге простой: не гоните лошадей, друзья. Все-таки энергия до сих пор пропорциональна квадрату скорости…

Пассивная безопасность: от чего люди гибнут в ДТП и что их от этого бережёт в машине

24 апреля 2019 Категория: Секреты автомобилей.

Мы уже писали о том, как электронные системы безопасности спасают жизнь. Современные системы активной безопасности «дожмут» педаль тормоза за нерешительного водителя, вернут нужную траекторию в повороте, автоматически затормозят при опасности и поддержат дистанцию. Всё для того, чтобы предотвратить аварию. Вместе с банальными условиями безопасного вождения, вроде достаточной обзорности, корректно настроенных зеркал и шин по сезону, это отличный шанс на выживание на дороге.

Но если столкновения не избежать, в игру вступает совсем другиая система в автомобиле — пассивная безопасность.

Пассивная безопасность вступает в работу в сам момент ДТП и помогает снизить тяжесть последствий столкновения.

К системам безопасности относят ремни безопасности с преднатяжителями, подушки, подголовники, безопасные стёкла. Также пассивная безопасность — конструкция педального узла, руля и мотора, которая позволяет им не влетать в салон при аварии. Важнейший элемент пассивной безопасности — жёсткость кузова и зоны его деформации, заложенные при конструировании, чтобы гасить силу удара.

Почему в серьёзном ДТП выживут только Грэмы

В 2016 году Австралийская транспортная комиссия по ДТП представила модель человека, который выживет в любой аварии. Знакомьтесь, это Грэм, и его не назовёшь симпатягой.

  • Голова Грэма — как огромный мягкий защитный шлем.
  • Внутри большого черепа — много спинномозговой жидкости и связок, которые удерживают мозг от удара о черепную коробку.
  • Нос Грэма меньше, уши защищены от травм тоже.
  • Шеи нет, рёбра переходят в шею — это защищает от перелома позвоночника.
  • Грудная клетка Грэма напоминает бронированный жилет с «мешками» вроде подушек безопасности под каждым ребром, которые снижают импульс движения тела вперёд при столкновении.
  • Жир защищает кости и также поглощает энергию удара.

Создатель Грэма — художник Пиччинини. Перед рисованием макета он несколько месяцев консультировался с ведущими хирургами и травматологами в стране и анализировал случаи автоаварий.

Грэм — отражение того, чего не хватает человеческому телу, чтобы противостоять силам и энергии, которые действуют на него в момент аварии.

При столкновении на скорости, когда одна машина бьёт другую или машина врезается в стену (ограждение, дерево), происходит на самом деле три вещи.

Сначала удар от столкновения принимает машина, затем импульс разрушительной силы принимает тело водителя, затем внутренние органы водителя бьются изнутри о череп или грудину.

  • Сила этого удара такова, что происходит разрыв аорты, несовместимые с жизнью повреждения внутренних органов или мозг бьётся о черепную коробку так, что разрываются аксоны — части нейронов, которые передают нервный импульс. Внешне такие повреждения не очевидны, но после них не выживают.

Тело человека, в отличие от тела Грэма, не рассчитано на колоссальные перегрузки и ускорения, которые испытывают люди в машине в момент аварии на скорости.

Причём убивают не сами разрушения, а их скорость. Чем более концентрирован импульс во времени, тем он мощнее.

Импульс от удара машины дойдёт до водителя за миллисекунды — буквально, моргнуть не успеешь. Если бы удалось растянуть время, за которое машина входит в другую или в препятствие, буквально на 5 секунд — люди бы выживали.

Банальный пример — ремень безопасности. Многие считают, он нужен, чтобы удержать людей внутри салона, не дать вылететь через окна.

На самом деле главное предназначение пристёгнутого ремня — дать телу водителя чуть больше времени до полной остановки, чем у машины.

  • Автомобиль во время катастрофы может остановиться за 50-100 миллисекунд, у тела водителя, пристёгнутого ремнём, на обработку удара будет 150-200 миллисекунд — это мало в цифрах, но много в прогнозе выживаемости.

Такие расчёты приводит Джоэл Ститцель, эксперт Центра биомеханики травм Виргинского политехнического университета в статье «Как не погибнуть в автокатастрофе».

Устройство систем безопасности отражает этот принцип.

Всё, что находится между водителем и ударом — бампер, зона смятия кузова, стойка, ремень безопасности — сконструировано так, чтобы передавать ударный импульс как можно дольше.

Иными словами — при столкновении в автоаварии людей убивает не скорость, а резкая остановка. И чем более плавно получится остановиться у тел людей в салоне — тем больше шансов выжить.

Другая проблема — в момент столкновения в салоне автомобиля всё становится потенциальным орудием убийства.

  • Двигатель, влетев в салон, оставит водителя калекой или трупом.
  • Педальный узел — перебьёт ноги.
  • Рулевая колонка может сломать рёбра.
  • Ремень безопасности ломает ключицу, отбивает селезёнку и мочевой пузырь.
  • Передняя и средняя стойки кузова пройдется по телу как бейсбольная бита.
  • Выстреливающая подушка безопасности способна сломать руки, нанести щелочные ожоги глаз, а в случае брака — даже убить водителя, как это было с подушками Takata.

Поэтому система пассивной безопасности в автомобиле продумана так, чтобы, с одной стороны, погасить скорость при столкновении, а с другой — оставить пространство для выживания людей и не травмировать их узлами и конструкциями самого автомобиля.

Система пассивной безопасности автомобиля — шансы есть?

Представим лобовое столкновение двух машин на высокой скорости. Машина получает удар, сминается и останавливается. Люди в салоне по инерции летят вперёд, навстречу лобовому.

Ускорение их «полёта» определяется в основном скоростью, на которой произошло столкновение, и может достигать десятков g: это равносильно прыжку с многоэтажного дома.

Принцип спасения тоже аналогичен: нужно погасить скорость, причём делать это так, чтобы внутри машины оставалось достаточно жизненного пространства. То есть чтобы деформированные при ударе узлы и детали машины не зажали людей насмерть.

Для погашения энергии удара современные машины конструируют так, чтобы при аварии передняя и задняя часть машины сминалась по запрограммированным зонам деформации.

Целым должен остаться салон, «жилая зона». Его и людей внутри защищает жёсткий каркас — он выполнен из сверхпрочной стали, двери усилены брусьями. Каркас деформируется при аварии в последнюю очередь.

Можно долго упирать на маркетинг и пристрастность краш-тестов Euro NCAP, но суперпрочные «Волги», Audi и BMW из 1980-х останутся «капсулами смерти» именно потому, что их кузов из толстой стали при ДТП, оставался в целостности и не сминался, читай — не гасил силу удара, что приводило к смерти людей.

Современный автопром выбирает жертвовать машиной. Производители делают каркас кузова жёстким, а остальные зоны сминаемыми специально, чтобы гасить скорость при столкновении — это важнейший и сложнейший элемент пассивной безопасности.

Поэтому на фотографиях в сводках аварий часто видно, что перед кузова раскурочен, или багажник стал короче на полметра — а салон уцелел.

Но одного складывания кузова гармошкой для выживания людей внутри авто недостаточно

Большую угрозу при лобовом столкновении представляет собой двигатель. Чтобы он не влетел в салон при аварии, его опоры делают так, чтобы он уходил вниз или вообще выпадал из машины. При этом стойки, передняя панель и педальный узел остаются на месте, чтобы оставить пространство для людей.

Рулевая колонка при столкновении поглощает частично энергию удара и складывается, кронштейн педального узла ломается, чтобы водитель не получил увечий рук и ног.

В случае удара сзади самая распространённая травма, которая угрожает жизни — повреждения шейного отдела позвоночника. Для защиты шеи в автомобиле придуманы подголовники и даже активные подголовники, которые срабатывают в момент удара, предотвращая смещение головы. Подголовники — тоже элемент пассивной безопасности автомобиля.

Автомобильные стёкла, даже разбившись, не должны ранить людей. Поэтому триплексное лобовое стекло остаётся на удерживающей плёнке, а боковые закалённые стёкла высыпаются осколками с неострыми гранями.

Подушка безопасности работает как нужно только в паре с ремнём: если сидящий не будет пристёгнут, вылетевший на скорости 270-300 км/ч аирбег травмирует водителя вместо того, чтобы эффективно замедлить тело.

Сейчас производители выпускают целую палитру подушек безопасности — от классической внутри рулевого колеса до центральной, которая предотвращает столкновение рядом сидящих людей при перевороте машины или боковом ударе. Подушки встраивают прямо в ремни безопасности, на их основе выпускают разнообразные шторки, которые защитят головы пассажиров сзади при столкновении. Надуваются подушки азотом.

Внутреннее давление и степень раскрытия адаптивных подушек безопасности регулируется. Такие аирбеги могут быть открыты до 10 секунд, чтобы защитить водителя и пассажиров от травм при перевороте или повторном столкновении.

  • Современные подушки безопасности срабатывают по команде датчика удара и полностью надуваются за 20-50 миллисекунд, это примерно в 2-4 раза быстрее, чем моргает человек.

Ремни безопасности призваны вовремя «словить» человека, который начинает движение по инерции от удара, и плавно погасить его скорость.

  • Трёхточечная конструкция ремня за счёт достаточной площади взаимодействия с телом безопасно гасит удар и удерживает человека в салоне.
  • В автоспорте применяются 5- и 6-точечные ремни, которые держат пилота в кресле накрепко.

Ремень плотно прижимает седока любой комплекции к креслу и не сковывает его движений, а если срабатывает датчик удара или электроника, фиксирующая критическое ускорение (занос, экстренное торможение) — преднатяжители ремня срабатывают и вжимают водителя и пассажира в кресло.

Ремень безопасности — простое, но действенное средство при аварии, которое снижает риск летального исхода при ДТП на 45-60%. Для сравнения — подушка безопасности лишь на 12%.

  • Кроме того, у оставшихся внутри автомобиля при аварии шансов выжить больше, тем у тех, кто вылетает через стекло. В трёх из четырёх случаях вылететь из автомобиля при ДТП — значит погибнуть.

Тому, как ремень безопасности спасает жизни, посвящён проект транспортного агентства Новой Зеландии. На фото водители, чудом выжившие в авариях, примерили грим по мотивам реальных ситуаций и рассказали свои истории.

Итого

Система пассивной безопасности в автомобиле закладывается ещё на этапе его конструирования. Это и материалы кузова, и программируемые сминаемые зоны деформации, которые гасят силу удара, и множество конструктивных решений — от уходящего вниз двигателя до срабатывающих по датчикам аирбегов и преднатяжителей ремней.

Но несмотря на то, что система пассивной безопасности в автомобилях всех классов постоянно совершенствуется, а краш-тесты всё больше приближаются к реальным условиям, у современных машин практически не осталось резервного запаса, чтобы повысить показатели выживаемости. 80 км/ч — предельная скорость, при которой системы пассивной безопасности ещё дают шанс выжить в ДТП.

Помните об этом, когда захочется «притопить» по трассе.

Качественные запчасти для вашего автомобиля предлагает наша разборка

ООО «РитейлМоторс» УНП 191477517, з арегистрировано Мингорисполкомом 20 марта 2012г.
Регистрационный номер в торговом реестре 402310, д ата регистрации 11 января 2018г.
Юридический и почтовый адрес: 220020 г. Минск, ул. Тимирязева, д. 85а, пом. 204

Правда и Мифы о лобовом столкновении

Среди автомобилистов есть множество легенд, и водители продолжают слепо верить им. Одна из таких легенд гласит, что скорость автомобилей, попавших в лобовую аварию, складывается вместе. Предлагаю развеять это заблуждение.

Интересно, когда появилась эта легенда, в которую все так охотно верят. Хотя на это есть свое объяснение. Предполагается, что при лобовом столкновении, энергия удара будет равна суммарной скорости двух транспортных средств. На простом языке это звучит так: сила лобового удара равна сумме скоростей двух автомобилей.

Как оно на самом деле

Присмотрим на паре простых примеров. Сравнивать будем последствия двух разных аварий. В первой две машины стремительно приближаются одна к одной. Скорость каждой из машин – 100 км в час, и вот происходит авария лоб в лоб. Во второй машина на той же скорости влетит в бетонную стену?

По вашему мнению, последствия какой аварии будут тяжелее? По мнению людей, которые плохо знают законы физики, авария с участием двух автомобилей будет хуже, нежели «встреча» с бетонной стенной. Так вот, верить в это – неправильно.

Если разобраться, то станет ясно, что лобовое столкновение на скорости 100 км в час, будет равносильно столкновению в стену на той же скорости. И сейчас объясним почему.

Учитывая разный контингент людей, объяснять будем двумя способами. Первый поймет даже школьник, ну а второй предназначен для людей постарше.

  1. Полная энергия, при лобовом столкновении равна вдвое больше, нежели «встреча» со стеной. Но при аварии лоб в лоб, расстояние смятия металла увеличивается. Вся энергия удара накапливается в том месте, где железо деформируется. При такой аварии, энергию удара будет поглощать корпус обеих машин. В ситуации со стенной, происходит все наоборот, энергию поглощает только автомобиль.

Это говорит о том, что попав в две разных аварии на одинаковой скорости, сила удара будет примерно одинаковой. А это значит, что и последствия аварии будут практически одни и те же.

  1. Представим, что сталкиваются совершенно одинаковые автомобили. Кроме того, авария происходит под углом в 90 градусов, и автомобили отлетают друг от друга на минимальное расстояние, или даже и вовсе не отлетели и остались в точке столкновения. Вот два автомобиля за доли секунды сбросили скорость с 100 км в час до 0. Также происходит и когда машина влетает в стену. При соблюдении вышеуказанных условий, две машины получат такой же ущерб, что и при «встрече» со стеной.

Чтобы понять, почему повреждения будут одинаковые, придётся еще немного пофантазировать. Представьте, что две абсолютно одинаковые машины едут друг другу навстречу, но у них на пути стоит бетонная стена.

Вот они врезаются в это препятствие и моментально останавливаются. Бетонная преграда не передает энергию удара с одной машины на другую. Как итог, два автомобиля врезались в стену на скорости 100 км в час, и при этом никоим образом не повлияли друг на друга.

Теперь, вообразите более хрупкую стену, которая останется стоять после удара. При ударе с двух сторон она останется стоять на месте. Теперь в роли преграды представим лист прочной резины. Из-за одновременного столкновения, лист останется стоять на месте, но на силу, с которой произошло столкновение, это никак не повлияет.

Теперь и вовсе убираем стену, два автомобиля по-прежнему моментально сбрасывают скорость до 0. Таким образом, можно сделать вывод, что сила лобового столкновения равна силе столкновения с бетонной стеной.

В следующий раз, когда вам попытаются навешать лапшу на уши, расскажите им об этих элементарных законах физики. Возможно, вам получится достучаться и объяснить, что при лобовом столкновении не нужно складывать скорость двух автомобилей.

Читать еще:  Как по струе топлива определить работу бензонасоса
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector