Краш-тесты автомобилей: от свиней до рентгеновской диагностики

в 8:37, , рубрики: автомобили, краш-тесты, Научно-популярное, системы безопасности

image

Продолжая тематику автомобильной безопасности, в этой статье хотелось бы подробнее остановиться на краш-тестах, без которых сегодня не может обойтись ни один более или менее именитый автоконцерн. Сегодня существует более сотни различных стандартов и параметров оценки безопасности, а ведь при первых краш-тестах автомобили проверялись только на фронтальный удар. Мало кто знает, что раньше до изобретения манекенов в испытаниях использовались трупы людей и даже подопытные животные. Сейчас об этом факте стараются умалчивать, но с чего-то приходилось начинать.

С чего все начиналось

На заре зарождения автопроизводства никто не задумывался о безопасности этого вида транспорта: люди просто были ошеломлены самим фактом существования скоростного самоходного транспорта. И даже если несколько человек погибали в ДТП, никто особо не придавал этому значение. Первый зафиксированный случай гибели пешехода в Нью-Йорке датируется 1899 г. К 1930 г. это число возросло до 15 человек на 100 миллионов пройденных миль. Именно тогда автопроизводители начинают задумываться о проверке безопасности автомобилей.

image

Тогда основным критерием надежности была прочность кузова, но на деле все оказалось совсем не так. Чем толще применялась сталь, тем тяжелее становился автомобиль и, следовательно, удар был сильнее. Только спустя продолжительное время инженеры поняли, что если корпус автомобиля не выполнен из сменающихся материалов, то вся энергия от столкновения передается непосредственно в салон. В этом случае сильное столкновение практически всегда приводило к летальным исходам в результате удара грудной клеткой об руль или переломом шейных позвонков при откидывании головы назад.

Для того чтобы изучить поведение человеческого тела при столкновении, компания General Motors проводит первый, официально зарегистрированный краш-тест в истории.

Испытание проходило на специальной площадке с искусственным перекрытием. После него компания выявила ряд недостатков в конструкции серийных автомобилей и существенно ее доработала.

На первых порах краш-тесты делались на улице, автомобили сбрасывали с обрыва, ударяли об стены, а за рулем часто находились живые люди. В 1930 г. знания в области биомеханики человека еще не были на достаточном уровне, поэтому применяемые в первое время пластиковые манекены были признаны неэффективными для сбора данных. Поэтому в краш-тестах стали использовать человеческие трупы. На водительское и пассажирское сидение автомобилей GM и других производителей сажали трупы людей белой расы, умерших ненасильственной смертью. Подобный радикальный шаг сразу же принес свои плоды. Согласно статистике один труп мог спасти около 8 тысяч человеческих жизней. Тела умерших людей были удобны в плане дальнейшего обследования на всевозможные рваные раны, переломы костей и так далее.

К 1950 г. количество выпускаемых автомобилей начало расти в геометрической прогрессии, а количество смертей в результате ДТП исчислялось тысячами. Многие автомобильные компании решили, что использование человеческих трупов не самый эффективный метод, и дело даже не в моральном или нравственном аспекте. Как было сказано раньше, в тестах использовались тела людей, умерших ненасильственной смертью, а это чаще всего были пожилые люди. Такие испытания, например, не могли продемонстрировать последствия аварий на детях или людях разной комплекции.

image

Тогда в качестве подопытных стали использовать свиней, так как структура их тела больше всего похоже на человеческую. Именно свиньи внесли наибольший вклад в развитие пассивной безопасности автомобиля и дальнейшему созданию деформирующихся элементов корпуса, складывающегося рулевого колеса, ремней безопасности и пр. Также известно, что в краш-тестах использовались и другие животные, такие как шимпанзе, собаки и даже медведи. Перед испытанием животных вводили в общий наркоз, а в случае сильных увечий незамедлительно усыпляли.

Если даже факт использования человеческих трупов, вызывал сильное негодование со стороны религиозных организаций, то использование животных, которые в большинстве случаев погибали, и вовсе принес краш-тестам множество противников. Главным критиком стало общество защиты животных ASPCA. Стало очевидно, что надо искать другие пути реализации испытаний. Поэтому инженеры решили вернуться к истокам и продолжить использовать в краш-тестах манекены.

image

Дальнейшее развитие

В Европе одними из первых, кто начал официально проводить собственные испытания автомобилей, была шведская Volvo. Уже в конце 1950-х г. компания стала проводить краш-тесты автомобилей для тестирования новых систем безопасности. Такие испытания чаще всего проводились на специальных площадках, тем не менее, до сих пор автомобили продолжали сбрасывать с обрывов и кидать в овраги. Так, классическую модель «240» сбрасывали носом вниз с высоты нескольких десятков метров, а на крыши «850» и «940» опирали железнодорожные вагоны. В последствие тестирование с давлением на крышу стало обязательным параметром краш-тестов всех американских автомобилей. Первый советский автомобиль, подвергшийся краш-тесту, стал Москвич-408, выпускавшийся с 1964 по 1975 г.

Значительный прогресс Volvo в развитии технологий безопасности привел к основанию в компании специального подразделения по изучению аварий Accident Research Team в 1970 г. Эксперты этого подразделения выезжали на место аварий и разбирали каждый отдельный случай. В первое время шведы изучили более 40000 случаев ДТП. Помимо причин аварий специалисты также искали технические возможности по уменьшению их воздействия.
После GM и Volvo проводить краш-тесты стали многие автопроизводители. Одной из первых перехватила эстафету японская Subaru. Недавно компания вылила в сеть архивные съемки заводских испытаний, датируемые 1965 г., при которых тестировались зоны деформации при лобовом столкновении.

Также японская компания стала одной из первых, кто начал проводить тесты с целью обеспечения безопасности пассажиров, в будущем создав первых манекенов-пешеходов.

В начале 1970-х г. сразу несколько американских компаний начали разрабатывать новое поколение человекоподобных манекенов, которые максимально точно дублировали анатомические строение людей. Первое поколение манекенов под названием Hybrid абсолютно не подходило для проведения краш-тестов, поэтому в 1972 г. в США было представлено второе поколение манекенов Hybrid II, в котором присутствовал позвоночник, плечевые и коленные суставы. Новое поколение манекенов было одобрено властями США.

image

Примечательно, что вплоть до начала 1970-х г. ни в одной стране не существовало никаких норм и регламентов проведения краш-тестов. Автопроизводители по-прежнему применяли в испытаниях трупы людей и животных, а затем разбивали их любыми возможными способами. Более того, сотрудники автоконцернов могли запросто выехать на место аварии с целью изучения трупов вместе с медиками и полицией. Все изменилось в 1973 г., когда Национальная ассоциация безопасности дорожного движения США (NHTSA) ввела собственные требования проведения краш-тестов. После этого американские компании вынуждены были перейти на использование Hybrid II, но это вовсе не означает, что автопроизводители перестали применять в испытаниях животных. Известно, что Chevrolet использовала последнюю свинью за рулем машины в 1993 году, а некоторые автопроизводители используют в испытаниях трупы людей до сих пор.

До 1976 г. концерны изучали травмы только взрослых людей, однако в 1976 г. было продемонстрировано сразу же целое семейство манекенов Hybrid III, которые демонстрировали повреждение тел всех комплекций. Всего было семь типов манекенов: самый крупный — ростом 188 см и весом 100 кг и самый маленький, имитирующий 3-ех летнего ребенка. Подобные манекены были очень дорогостоящими — часто стоимость одного экземпляра со всеми датчиками могла доходить до 100 тысяч долларов и выше.

image

В целом США более чем на 20 лет опередила европейцев как в технологиях проведения краш-тестов, так и в законодательном урегулировании этого вопроса. И хотя американская специфика проведения испытаний похожа с европейской, она все же имеет некоторые отличия. Несколько лет назад NHTSA опубликовала отчет за десятилетний период о 23 тысячах аварий с переворотом на крышу. В результате был сделан вывод, что увеличение жесткости крыши уменьшает риск смертельных случаев с 57 до 39%. Как следствие, все американские автомобили стали тестироваться на случай переворота. Тестирование проводилось путем сдавливания крыши автомобиля плоской плитой весом в три раза больше, чем масса автомобиля. Порог проседания крыши кузова не должен превышать 12 см. Еще один чисто американский тест пожарной безопасности заключается в ударе бетонной плитой в бампер автомобиля, движущегося на скорости 50 км/ч c топливным баком, заполненным на 93%. Автомобиль в этом случае не должен терять в минуту более чем 30 миллилитров горючего.

image

Один из последних краш-тестов — «фронтальный удар с 25% перекрытием» был введен в 2012 г. американским институтом дорожной безопасности IIHS. Тест заключается в сталкивании автомобиля с 1,5 метровым алюминиевыми кубом, который соприкасается с 25 % площади передней части кузова с водительской стороны на скорости 64 км/ч. До этого, для американских автомобилей площадь соприкосновения составляла 40%, а для европейских стран этот показатель остается таким до сих пор.

Нынешняя ситуация

На сегодняшний день существует несколько организаций, проводящих независимые краш-тесты. К их числу относятся европейская Euro NCAP, американские NHTSA и IIHS, китайская C-NCAP, немецкая ADAC, австралийская ANCAP и японская JNCAP. Все они проводят собственные типы испытаний по различным стандартам, которые создаются, основываясь на результатах тысяч ДТП по отдельным районам. Именно поэтому, автомобиль, который прошел проверку безопасности в Euro NCAP, может «завалить» ее, например, в американской NHTSA. Большинство автопроизводителей подстраивают автомобили под требования отдельных организаций. Так, преобладающие число машин достаточно хорошо держат удар при 65% перекрытии, и с трудом вписываются в рамки 40%. Результат в 25% могут пройти только несколько десятков автомобилей по всему миру.

image

Европейская Euro NCAP сейчас проводит три основных типа краш-тестов: имитация лобового столкновения с 40% перекрытием, боковой удар, имитирующий столкновение со столбом, и имитация хлыстового удара при наезде сзади. Помимо этого проводятся дополнительные испытания для проверки различных систем безопасности: переворот автомобиля, испытание с манекенами-пешеходами и т. д. Согласно европейским нормам, заложенными в 1997 г. — за повреждения, полученные манекеном, снимаются баллы. По общей сумме баллов и определяется степень безопасности автомобиля. Наиболее требовательными в плане критериев проведения испытаний остаются американцы, которые с каждым годом уменьшают минимальный порог значений. Наиболее лояльный к фронтальным ударам китайский комитет C-NCAP — столкновение на скорости 50 км/ч со 100% перекрытием.

В начале 2000-х г. у автопроизводителей получили широкое распространение испытания, проводимые на основе компьютерного моделирования, которые намного дешевле, но все же не такие точные, чем классические краш-тесты. Недавно автоконцерн Daimler совместно с немецким Институтом динамики быстропротекающих процессов общества Фраунгофера разработал технологию, с помощью которой можно получать рентгеновские снимки автомобиля во время проведения краш-теста. Рентгеновские снимки движущегося на большой скорости автомобиля позволили провести подробный анализ всех деформирующихся деталей, который невозможно получить, используя высокоскоростную съемку столкновения.

image

Недавно NHTSA провел комплексный краш-тест новой Tesla Model X. По результатам проверки Model X стала первым кроссовером, получившим максимальный рейтинг во всех категориях. О других событиях и инновациях автомобильного мира вы также можете ознакомиться в нашем новостном блоге.

В дополнение ниже представлено несколько интересных краш-тестов:

Эффектный переворот пикапа Toyota

Умеет ли дрифтовать американский школьный автобус?

Аппарат для контролируемых переворотов

Автор: EmbeddedSystem

Источник

Поделиться

* - обязательные к заполнению поля