Системы безопасности автомобиля от подголовников до поднятия кузова
Кузов
Автор CarPetr На чтение 13 мин Просмотров 185 Опубликовано 19.07.2023
Автомобильный транспорт становится всё безопаснее, и это во многом является заслугой конструкторов, занимающихся разработками пассивной и активной безопасности автомашин. В материале выясним разницу между активными и пассивными системами безопасности. Подробно разберем основные их элементы.
Пассивная и активная безопасность – это
Безопасность эксплуатации автомобиля в целом складывается из систем активной и пассивной безопасности.
Активная безопасность автомобиля – это набор конструктивных свойств, которые характеризуют способность автомобиля предотвратить ДТП. То есть это системы, которые работают на упреждение аварии.
Пассивная же безопасность – это набор свойств, которые характеризуют способность автомобиля смягчить последствия уже возникшего ДТП.
Типичный пример системы активной безопасности автомобиля – антиблокировочная тормозная система, которая при торможении по скользкой поверхности препятствует блокировке всех четырёх колес, тем самым сохраняя курсовую устойчивость, сохраняя за автомобилем возможность дальнейшего маневрирования. То есть эта система может предотвратить потенциальную аварию.
Типичный пример системы пассивной безопасности – подушки безопасности (фронтальные и боковые), которые срабатывают только при серьёзной аварии и могут сохранить жизни и здоровье водителю и пассажирам.
Основные системы активной безопасности
Системы активной безопасности как таковые появились сразу с появлением серийных машин с двигателями внутреннего сгорания в конце 19-го века. Однако с тех пор их перечень сильно изменился. Ниже речь пойдет о тех системах активной безопасности, что имеют наибольшее распространение на современных авто.
Свет
Фары и другие внешние световые приборы машины – это не только способ обеспечить видимость в условиях её недостатка, но также и одно из первых появившихся на машинах средств активной безопасности. Фонари указывают другим водителям, а также пешеходам наличие на проезжей части автомобиля, что препятствует столкновению в условия недостаточной видимости.
АБС
АБС – это система, предотвращающая блокировку тормозов, известна также под английской аббревиатурой ABS (anti-lock braking system). Это система активной безопасности, целью которой является обеспечить управляемость машины при экстренном торможении на скользкой поверхности, то есть воспрепятствовать блокировке колёс.
Блокировкой тормозов называют ситуацию, при развитии которой четыре колеса или одно из них останавливается и начинает скользить. На старых машинах, не оборудованных такой системой, рекомендовалось в подобной ситуации нажимать на педаль тормоза несколько раз, чтобы сохранить управляемость, предотвратить неконтролируемый занос. Т.е. нажал чуть приотпустил, надавил на педаль сильнее, чуть приотпустил, и так до полной остановки.
С системой АБС надобности нажимать на педаль несколько раз нет – можно «давить в пол». Система сама перераспределит давление в тормозной системе таким образом, чтобы машина сохранила управляемость.
Антибукс
Эта система считается вторичной по отношению к АБС и обычно работает с ней в паре. Её задача – обеспечить нормальное движение автомобиля с места на скользкой поверхности, то есть избежать пробуксовки колёс.
Алгоритм работы этой системы безопасности следующий.
- Датчики считывают информацию с колёс.
- Система распределяет крутящий момент таким образом, чтобы автомобиль лучше тронулся с места.
Эта система пользуется меньшим авторитетом среди автомобилистов, чем АБС. Опытный водитель и без неё может спокойно «зацепиться» колёсами за скользкую поверхность, в то же время антипробуксовочная система может мешать корректному движению авто на скорости.
Курсовая устойчивость
Важная система активной безопасности современного автомобиля – курсовая устойчивость (СКУ или ESP). Она устанавливается не на все марки автомобилей. Так, на бюджетных моделях Lada её обычно нет. Однако в США и Европе её установка на выпускаемые машины является обязательной по закону.
СКУ – это часть прошивки центрального компьютера автомобиля. Она является как бы материнской системой активной защиты для других систем. Её задача – обеспечить устойчивость автомобиля на дороге в любых погодных условиях, защитить машину от неверных действий водителя. С этой целью она собирает данные с разных датчиков (вращения колес, ускорения, угла наклона колёс и т.д.) и, в зависимости от их показаний, определяет критические положения автомобиля, корректируя работу других систем для предотвращения потенциального заноса, а значит аварии.
Снижение риска ДТП
| Показатель | Легковой авто | Кроссовер |
|---|---|---|
| Общий риск попадания в ДТП (%) | 15 | 30 |
| Занос (%) | 35 | 60 |
| Переворот (%) | 70 | 85 |
На сколько система ESC снижает вероятность погибнуть в ДТП
| Показатель | Подушки безопасности | ESC |
|---|---|---|
| Легковой авто | 8 % | 15 % |
| Кроссовер | 8 % | 30 % |
Если упростить, то АБС сохраняет управление автомобилем при торможении. Антипробуксовочная – при старте с места. А ESP – в поворотах.
Набор «компетенций» СКУ зависит от конкретной её модели. Она может изменять угол наклона колёс, подтормаживать, увеличивать или уменьшать обороты двигателя, блокировать дифференциал. В целом, к её функциям относятся:
- анализ дорожной ситуации на предмет критических боковых перегрузок
- контроль действий водителя
- контроль траектории движения
- исправление критических ошибок водителя при управлении.
Электронная СКУ действительно помогает упростить и автоматизировать выход из критических положений, однако она не является панацеей, то есть не способна решить всех проблем курсовой устойчивости – решающая роль в этом всё так же принадлежит водителю.
Распределение тормозного усилия
Эта система (EBD) является частью современной «продвинутой» системы АБС, расширяющей её функционал, возможности по сокращению тормозного пути. Дело в том, что передняя ось автомобиля нагружена сильнее, чем задняя, и при торможении вторая может сместиться относительно траектории движения. Задача этой дополнительной активной системы безопасности – не допустить этой ситуации путём изменения давления в тормозной системе задней оси.
EBD работает в тандеме с ABS и не является самостоятельной системой безопасности.
Экстренное торможение
BAS – это система автоматического экстренного торможения. Она активируется разными способами. Обычно – резким нажатием педали тормоза «в пол». Система позволяет найти дополнительный ресурс тормозов за счёт установки электромагнитного привода штока усилителя. Торможение становится эффективнее на 20%.
Электронная блокировка дифференциала
Дифференциалом в механике называют специальное устройство, которое позволяет сложить без потери энергии и КПД два крутящих момента, даже если они вращаются с разной угловой скоростью. Обычно это устройство планетарного типа, устанавливаемое на ведущую ось.
Дифференциал включается тогда, когда необходимо усиление крутящего момента для большей проходимости или для выхода из заноса на скользкой поверхности. Автоматическая система позволяет перераспределить крутящий момент между колёсами с тем, чтобы стабилизировать положение автомобиля по курсу с помощью блокировки дифференциала.
Новейшие системы активной безопасности
Выше были перечислены базовые системы. Разработаны они давно, и сегодня применяются повсеместно даже на бюджетных автомобилях. Однако существуют и другие активные системы безопасности, появившееся не так давно и являющиеся преимущественно дополнительными опциями.
Анализ пространства перед авто
Система контроля пространства перед автомобилем (PDS) работает на основе данных, получаемых со специальных передних радаров и камер. Система тормозит машину автоматически, если обнаружит в непосредственной близости от переднего бампера пешехода или другое препятствие. PDS обычно работает в связке с системой BAS (автоматического экстренного торможения).
Удержание в полосе
Эта система относительно нова и применяется лишь на ограниченном числе автомобилей, в некоторых моделях она доступна только в дорогих комплектациях. Суть её заключается в том, что с помощью фронтальной специальной камеры автомобиль может самостоятельно выдерживать оптимальное расстояние при движении по размеченной полосе относительно как линий разметки, так и относительно впереди идущего автомобиля.
Контроль движения задним ходом
Система предназначена для использования при выезде с парковки задним ходом в условиях ограниченной видимости. Боковые датчики дадут знать водителю, когда по бокам от задней части автомобиля будет обнаружено движение. Оповещение производится звуковым сигналом. Также система сможет автоматически затормозить автомобиль в случая появления препятствий для безопасного выезда.
Слежение за моментом выхода
Эта система не позволит водителю и пассажирам покинуть салон, если в задней полусфере сбоку будет обнаружено движение другого транспортного средства. Дверь будет заблокирована автоматически на основании показаний датчиков. Система сработает даже в том случае, если водитель отключит функцию «детского замка» для задних дверей.
Слежение за состоянием водителя
Эта активная система безопасности предназначена для предотвращения аварийных ситуаций на дороге, возникающих из-за физической усталости водителя. Конкретный функционал зависит от модели системы. В распространённом варианте она начинает подавать громкие звуковые сигналы, однако современные варианты могут также самостоятельно остановить автомобиль и включить «аварийку».
Работа базируется на считывании сигналов с двух групп датчиков. Первая отслеживает положение автомобиля на дороге – система начинает сигнализировать, если обнаружит постоянное нарушение скоростного режима, движение вне дорожной разметки.
Вторая же следит за состоянием водителя, сигнализируя, если он надолго закрывает глаза, наклоняет голову вперёд или другим способом демонстрирует физическую усталость.
Системы-помощники
Помимо указанных систем, на современных автомобилях часто устанавливается большое количество вспомогательных устройств, облегчающих управление транспортным средством. К числу их функций относятся:
- Ночное видение, облегчающее распознавание объектов по курсу следования в темноте.
- Распознавание знаков.
- Адаптивный круиз-контроль, позволяющий машине удерживать скорость, учитывая расположение впереди едущего транспорта.
- Подсказки при перестроении на полосу – система сигнализирует, если есть транспорт, мешающий перестроению.
- Круговой обзор, исключающий «мёртвые зоны».
Основные элементы пассивной безопасности
Пассивная безопасность не менее важна для водителя и пассажиров. Её задач – снизить воздействие на них в ситуациях, когда ДТП уже произошло.
Ремни безопасности
Ремни безопасности – обязательный элемент комплектации любого автомобиля. В автомобилестроение они пришли из авиации. Суть их осталась неизменной – это устройства, которые в случае аварии должны погасить скорость движения водителя или пассажира, не позволив им удариться о препятствие.
Изначально ремни были двухточечными (грудными или поясными). Поясные до сих пор массово применяются, например, на автобусах. Однако наибольшее распространение имеют всё же трёхточечные ремни – они позволяют равномерно распределить нагрузку на тело, риск получить тяжёлую травму позвоночника или внутренних органов снижается.
В СССР ремни приходилось регулировать самостоятельно под собственные размеры тела. Современные инерционные устройства сами подстраиваются по размеры водителя и пассажира.
Преднатяжитель ремня безопасности подтягивает ремень в случае наступления аварийной ситуации, фиксируя водителя или пассажира в кресле по трём точкам.
Подголовники
Подголовники – это также элемент пассивной безопасности автомобиля. Их задача – предотвращение травм шеи при резком ударе автомобиля сзади. При таких авариях вектор силы направлен вперёд, по курсу движения, и голова, не опирающаяся на подголовник, резко откидывается назад. Подголовник должен «поймать» голову, не дать ей сильно запрокинуться. Активные подголовники в случае аварии также умеют выдвигаться немного вперёд.
Элементы кузова
Пассивная безопасность предъявляет к автомобилям взаимоисключающие требования – с одной стороны, их кузова при ударе должны деформироваться, чтобы погасить энергию. С другой, они не должны изменяться, чтобы для людей внутри салона оставалось «жизненное пространство». Выход современные конструкторы нашли в сочетании модулей с разной прочностью.
Так, силовой каркас кузова обрамляет зону, в которой находится салон авто. Рёбра жёсткости, днище, пороги и другие элементы – самые жёсткие, силовые элементы, задача которых – сохранить пространство салона неизменным по форме в случае аварии.
Моторный же и багажный отсеки специально делаются таким образом, чтобы гасить кинетическую энергию удара путём деформации. Такое сочетание нередко спасает жизни пассажирам и водителям автомашин, являя собой одну из систем пассивной безопасности автомобиля.
Продуманное движение мотора
При лобовом столкновении большую угрозу салону несёт двигатель. Мотор тяжёлый, и при ударе норовит влететь в салон. Поэтому силовые элементы конструкции, отделяющие «обитаемое» пространство от моторного отсека, также делают прочными. Тщательно продумывается и место установки двигателя с тем, чтобы при аварии вектор его движения был направлен к днищу авто.
Подушки безопасности
Ещё один важный элемент пассивной защиты – подушки безопасности. Это встроенные в панели надувные устройства, раскрывающиеся при ударе автомобиля. В основе работы подушек лежит пиропатрон, который, срабатывая, мгновенно надувает подушку до нужного размера. В современных моделях используется азид натрия, который при температуре 330 градусов начинает разлагаться на азот и натрии с мощным газообразованием. Нагрев пиропатрона осуществляется электричеством.
Идея применять подушки для предотвращения получения серьёзных травм в ходе аварии пришла в голову инженерам ещё в 1919 году, однако технически воплотить это долго не получалось. Подушки, надуваемые при помощи баллонов, набирали размеры медленно и почти не влияли на общие показатели пассивной безопасности.
В 1964 года японский инженер Ясудзабуру Кобори впервые предложил использовать пиротехнический способ надувания. Он запатентовал своё изобретение, но так и не дождался массового внедрения своего детища на производстве – в 1975 году он скончался.
Лишь во второй половине 1970-х гг. в США стали массово применять подушки безопасности на новых автомобилях. Первопроходцем в этом деле выступила американская компания General Motors. Прошло ещё много времени, когда подушки получили современный вид.
Срабатывание подушек безопасности часто приводит к лёгким контузиями и травмам, ведь раскрываются они в ограниченном пространстве и на большой скорости (происходит пневмоудар). На будущих моделях это планируется компенсировать тем, что подушки, используя данные датчиков, будут срабатывать не в момент удара, а за несколько мгновений до него.
Также активно разрабатываются подушки безопасности наружного применения, также относящиеся к пассивной безопасности. Они срабатывают за несколько мгновений до аварии, препятствуя столкновению автомобиля и пешехода. Технология пока применятся ограниченно. Первыми её опробовали шведские производители на одной из комплектаций Volvo V40.
Ещё конструкторы придумали специальные подушки безопасности для мотоциклистов. В отличие от автомобилей, они не устанавливаются непосредственно в мотоцикл, а интегрируются в специальные куртки. Просто мотоциклист, в отличие от автомобилиста, при аварии основные травмы получает не в момент столкновения, а при падении после вылета из седла. Когда мотоциклист падает с мотоцикла, система срабатывает, и куртка надувается. Впервые схема была апробирована и внедрена на венгерских байках в 1976 году усилиями инженера Штрауба Тамаша.
В целом же, подушка безопасности как система включает в себя следующие составные части:
- Механический и пиротехнический модули.
- Датчики определения удара.
- Электронный блок, подключённый к центральному компьютеру.
Подушки безопасности – часть комплексной схемы пассивной безопасности. Они теряют до 50% своей эффективности, если выстреливают при не пристёгнутом ремне безопасности. Эти два компонента безопасности дополняют друг друга, но отнюдь не являются взаимозаменяемыми.
Прочие элементы пассивной безопасности
К другим системам также относятся:
- Рулевая колонка, складывающаяся или отпадающая при аварии.
- Безопасные педали (педали при аварии отделяются).
- Выстреливающие дуги безопасности (применяются на кабриолетах, при аварии выстреливают из спинок кресел, образуя жесткий каркас).
- Безопасные стёкла, рассыпающиеся на неострые мелкие осколки.
- Системы автоматического оповещения экстренных служб, например, «Эра-ГЛОНАСС».
- Мягкие сминаемые элементы внутренней отделки салона.
Новейшая фишка пассивной безопасности — поднятие кузова
Это новый тип пассивной защитной системы, ведь срабатывает он только в случае гарантированного столкновения.
Суть заключается в том, что в случае обнаружения опасности бокового столкновения подвеска автоматически приподнимает одну сторону машины на 80 миллиметров. Таким образом, основная нагрузка при ударе приходится в силовые элементы конструкции – пороги и днище, которые гасят удар и снижают вероятность причинения вреда здоровью пассажиров.
Применяется система пока только на автомобилях премиального сегмента от Audi, однако разработка интересная, и, вероятно, в будущем она появится и на других моделях дорогих машин.
Если материал был полезен, напишите комментарий. Если оказался бесполезен или неточен, тем более пишите.
Сохранить моё имя, email и адрес сайта в этом браузере для последующих моих комментариев.
https://carservic.ru/kuzov/passivnaya-i-aktivnaya-bezopasnost