Внутренняя пассивная безопасность автомобиля

Конструктивные мероприятия, улучшающие внутреннюю пассивную безопасность, предусматривают снижение инерционных перегрузок в процессе удара, ограничение перемещения людей в салоне, устранение травмоопасных деталей, закрепление багажа, груза, инструмента и др.

Основной причиной деформации автомобилей и травмирования людей при ДТВ являются динамические нагрузки, которые зависят от массы и скорости АТС. Если допускаем, что движение в процессе удара является равнозамедленным, то среднее замедление автомобиля и людей в нем

( )

где V — скорость в момент удара; S_а — величина абсолютной деформации или перемещения отдельных элементов системы.

Остаточные деформации легковых автомобилей после удара о плоскую стенку с начальной скоростью около 10-14 м/с составляют 400-500 мм, а грузовых — 150=180 мм. Тогда из выражения ( ) следует, что среднее замедление центра тяжести легковых автомобилей составит 15-25g, а при V = 20 м/с g » 50 g. При встречных (фронтальных) столкновениях автомобилей и наезде на сосредоточенное препятствие замедление в зоне бампера достигает до 300-500 g, а мгновенные замедления центра тяжести АТС составляет более 100 g.

Для снижения инерционных нагрузок водителей и пассажиров в результате деформации и деформирования кузова создают запретную зону в кузовах и кабинах путем устройства жесткого каркаса в сочетании с легко деформирующимися при ударах передней и задней частями. Для этого в характерных зонах ослабляют отверстиями лонжероны, применяют более пластичные или хрупкие материалы, изменяют конструкцию.

При боковых ударах в пассажирский салон характерны деформации дверей, центральных стоек и боковины. Деформации легковых автомобилей при скорости £12-14 м/с не превышают 300-350 мм. Внутренняя пассивная безопасность при боковых ударах у легковых автомобилей в 2 раза ниже, чем при фронтальных.

6.4. Травмирование человека в автомобиле и
биомеханика его движения

Источниками травм водителя при ДТП являются: рулевая колонка; рулевое колесо; панель приборов; боковая левая передняя стойка, ветровое стекло и др. Для передних пассажиров опасность представляет панель приборов, ветровое стекло и боковая правая стойка, а для задних — спинки передних сидений.

По результатам различных наблюдений в разных странах отмечены следующие механизмы образования травм: рулевое управление — 18-20%; панель приборов — 15-25%; ветровое стекло — 15-16%; двери — 10-15%; спинки передних сидений — 6-7%, передняя стойка — 3-4%; зеркало заднего обзора — 2-3% и прочие — 12-15%.

У водителей и пассажиров при ДТП чаще всего травмируется: голова (40-50%), грудь (12-15%), спина (4-8%), таз и брюшная полость (3-5%), верхние конечности (10-15%), нижние конечности (10-20%).

Тяжесть травм и последовательность процесса травмирования зависит от многих факторов. При фронтальном столкновении первоначально происходит удар коленными суставами о нижнюю часть панели приборов с возможным образованием переломов надколенника, разрывом связок коленных суставов. Далее ударный импульс воспринимается бедренными костями и тазобедренным суставом с различными последствиями. Верхняя часть туловища наклоняется вперед до удара о рулевое колесо. При больших скоростях возможен удар головой о ветровое стекло. В процессе фазы упругого отскока (вторая фаза) тело водителя может перемещаться назад с образованием резкого перегиба в области шеи и дополнительным перемещением головы относительно спинки сидения. При этом могут быть травмы шейного позвоночника.

При боковых столкновениях наиболее характерны повреждения головы, плечевых суставов с ключицами, груди, частей таза со стороны удара. При наездах на автомобиль сзади характерны повреждения в шейном и верхнегрудном отделах позвоночника из-за резкого перемещения головы сначала назад, а на второй фазе — вперед.

При опрокидывании наиболее опасно выбрасывание человека из кабины или кузова. Вероятность выброса снижается при использовании ремней безопасности.

При изучении биомеханики используются дифференциальные методы по автомобилям и местам на манекенах. Биомеханика движения человека в автомобиле в условиях столкновений определяется следующими параметрами: типом и характеристикой удерживающего средства, ударно-прочностными свойствами автомобиля в зоне его контакта с объектом соударения и скоростью движения автомобиля в момент столкновения.

Важным фактором является оценка значений переносимости перегрузок в течение заданного времени без получения тяжелых травм при ДТП. Например, предельно допустимый коэффициент перегрузки грудной клетки — 60 в течение 3 час, а максимальное допустимое усилие при ударе составляет 11,5 кН. Переносимость перегрузок тазобедренным суставом не превышает 6,4 кН.

На рис. Приведена зависимость среднего замедления для головы человека от продолжительности удара (кривая Уэйн-Стейт).

Рис. . Зависимость допустимого среднего замедления головы
человека от продолжительности удара

В правилах № 21 ЕЭК ООН с двух-трех кратным запасом нормировано предельное замедление головы, равное 80g при максимальном времени воздействия 3 мс (точка А на рис. ). Эти и другие критерии оценки предельных нагрузок для головы являются приблизительными.

Предельно допустимая нагрузка при ударе брюшной полостью о рулевое колесо грузовых автомобилей равно 4-5 кН.