Как работают краш-тесты?

Манекены для краш-тестов издавна являются предметом социальной рекламы, мультфильмов, пародий, насмешек и даже названия музыкальной группы. Реальные манекены для краш-тестов, однако, можно назвать истинными спасателями как неотъемлемой части автомобильных краш-тестов. Несмотря на то, что автомобиль становится всё безопаснее ежегодно, и уровень смертности в общем снижается, ДТП остаются одной из ведущих причин смертности и травматизма практически во всех развитых странах мира.

Одна из причин, почему автомобили становятся всё более безопасными, - это устоявшиеся программы испытаний. В этой статье Вы узнаете как работают краш-тесты, в том числе краш-тест программы, из чего состоят манекены для краш-тестов.

Работа манекена заключается в имитации человеческого существа во время аварии, во время сбора данных, которые никак не удастся получить во время реальных ДТП. Все фронтальные краш-тесты проводятся с использованием разных утверждённых типов манекенов - так, краш-тесты в США используют такой их тип как "гибридный манекен III".

Манекен сделан из материалов, которые имитируют физиологию человеческого тела. Например, он имеет позвоночник из чередующихся слоев металлических дисков и резиновые прокладки. Манекены бывают разных размеров, и они делятся также по полу, размерам и даже конституции тела. Но наиболее часто в краш-тестах используется такой тип как средних размеров манекен мужского пола - немного больше, чем половина мужского населения мира и меньше. Он весит около 77 кг и достигает 178 см в росте.

Манекены содержат три типа приборов:

• Акселерометры
• Датчики нагрузки
• Датчики движения

Акселерометры
Эти приборы измеряют ускорение в определённом направлении . Эти данные могут быть использованы для определения вероятности получения травмы. Например, манекен бьётся головой о кирпичную стену, скорость его головы меняется очень быстро (что и причиняет боль). Но, если манекен бьётся головой в подушку, скорость его головы меняется значительно медленнее.

Манекен для краш-теста снабжён акселерометром над его ним. Внутри головы манекена также есть акселерометр, измеряющий ускорение по всем трём направлениям (вперед-назад, вверх-вниз, влево-вправо). Есть также акселерометр в груди, тазе, обеих ногах и, в зависимости от типа, других частях тела.

График выше показывает ускорение (если быть точнее, то замедление, но физики говорят именно "ускорение") головы водителя со скорости 56 км в час при лобовом столкновении. Обратите внимание, что это не устойчивое значение - оно колеблется вверх и вниз во время аварии. Это отражает то, как голова замедляется во время аварии с максимальными значениями, наступающими в то время, когда голова поражает твердые предметы или подушки безопасности.

Датчики нагрузки
Внутри манекена находятся датчики нагрузки, которые измеряют количество и качество действующих на манекен сил на различных частях тела во время аварии.

График выше показывает силу в ньютонах в бедре водителя (бедренной кости), при лобовом столкновении на скорости 56 км/ч. Максимальная нагрузка на кость может быть использована для определения вероятности разрушения этой кости.

Датчики движения
Эти датчики используются в груди манекена. Они измеряют, насколько грудь отклоняется во время аварии.

График выше показывает отклонение груди водителя во время аварии. В данной аварии грудь водителя сжимается примерно на 46 мм. Эта травма будет болезненной, но вероятнее всего не смертельна.

Национальная Администрация безопасности дорожного движения (NHTSA) проводит два типа краш-тестов в рамках новой программы оценки автомобиля:

• Лобовое столкновение на скорости 56 км в час - машина едет на данной скорости в плоское бетонное ограждение. Это эквивалентно столкновению двух автомобилей, оба из которых движутся на скорости 56 км/ч.
• Боковой удар по автомобилю специальной тележкой весом 1368 кг с деформируемым бампером. Такой краш-тест имитирует автомобиль, который пересекает перекресток в то время, когда для него горит красный свет светофора.

Перед краш-тестом манекены, размещенные в автомобиле, специально красятся (точнее, красят определённые их органы). Различные цвета краски наносятся на различные части тела манекенов, которые вероятнее всего, примут удар при столкновении. Колени манекена, лицо и области черепа окрашены разными цветами. Затем цветовые метки в машине будут указывать, какие части тела в какие части автомобиля в салоне ударялись. Эта информация поможет исследователям развивать улучшения для предотвращения такого рода травм в будущем аварий.

Помимо этого, вокруг точки столкновения устанавливаются десятки камер под разными углами, дабы запечатлеть каждую деталь столкновения.

Безопасное столкновение или как работает идеальный краш-тест?

Очевидно, что идеальным результатом краш-теста было бы отсутствие любых последствий - но что поделать, с физикой не поспоришь! Однако, наилучшим последствием является сведение к самому минимуму ДТП. Как все системы безопасности автомобиля собираются вместе, чтобы дать вам максимально "гладкую" аварию?

Всё дело в кинетической энергии. Когда тело человека движется со скоростью 56 км в час, оно имеет определённое количество кинетической энергии. После катастрофы, когда человек приходит к полной остановке, он будет иметь нулевую кинетическую энергию. Чтобы свести к минимуму риск получения травм, необходимо максимально возможно гладкое и равномерное сведение к минимуму кинетической энергии. Все системы безопасности в автомобиле пытаются сделать именно это.

В идеале автомобиль имеет ремни безопасности с преднатяжителями и ограничителями силы, оба приспособления подтягивают ремни безопасности очень быстро после того, как автомобиль попадает в барьер, но до того, как подушки безопасности срабатывают. Ремни безопасности могут поглощать некоторую энергию во время движения человека к подушке безопасности. Миллисекундами позже уже и ремни, и подушки безопасности тормозят тело от инерционного движения вперёд, максимально увеличивая площадь нагрузки на тело человека. Далее подушки безопасности уже поглощают больше кинетической энергии, одновременно защищая человека от ударов твёрдыми предметами.

В этой гипотетической аварии системы безопасности в машине работают слаженно и почти одновременно, чтобы замедлить уменьшение кинетической энергии. Потому, если вы пренебрегаете ремнями безопасности, то это первый этап потери вашей защиты.