Почему современные автомобили сильно повреждаются при ДТП

Рассмотрим ситуацию, где автомобиль на скорости 80 км/ч врезается в неподвижное препятствие. Через 0,026 после удара бампер вдавливается в корпус машины. Движение автомобиля останавливается на линии передних сидений. Это происходит из-за силы, которая превышает вес автомобиля в 30 раз. Если пассажиры внутри были не пристегнуты, то они продолжают движение внутри автомобиля с начальной скоростью – 80 км/ч.

Когда проходит 0,039 секунды водитель и переднее сидение смещаются вперед на 15 см. Человек во время удара ломает грудную клетку о руль. Когда проходит 0,050 секунды, скорость машины падает настолько, что на пассажиров начинает действовать сила тяжести, превышающая их вес в 80 раз. Водитель нормального телосложения превращается в массу весом 9 тонн и с этой силой ударяется о панель приборов.

Через 0,092 секунды пассажиры на передних сидениях бьются головами о лобовое стекло и получают травмы черепа несовместимые с жизнью. Когда их тела отбрасывает назад, они уже мертвые. Через 0,0110 секунды автомобиль немного откатывается в обратную сторону. Тогда человек на кресле за водителем ударяется в переднее сиденье и получает смертельный удар. Когда проходит 0,150 секунды после аварии, наступает тишина, осколки стекла и куски железа падают на землю, а вокруг образуется облако пыли. Все вышеописанное произошло всего за две десятых секунды после столкновения.

Обязательно пристегивайтесь, когда садитесь в машину. Если автомобиль столкнется с препятствием в лоб, то у водителя в 2,3 раза больше шансов выжить, при боковом столкновении – в 1,8 раз. Если машина перевернется, то в 5 раз больше шансов. У пристегнутых пассажиров на пассажирских местах вероятность расстаться с жизнью во время аварии в 9 раз меньше, чем у непристегнутых.

Теория

Нравится вам это или нет, но именно физика может объяснить, почему сминаемые зоны необходимы в автомобиле.

Первый закон Исаака Ньютона гласит, «Объект в движении останется в движении с той же скоростью и в том же направлении, до тех пор, пока на него не подействуют несбалансированные силы».

Например, если транспортное средство едет со скоростью 80 км/ч, то и объекты внутри будут обладать той же скоростью, и, если это транспортное средство резко останавливается (происходит столкновение, мгновенное замедление), тела будут «чувствовать» необходимость продолжать двигаться в том же направлении на скорости 80 км а час, до тех пор, пока что-то не остановит их. Более того, даже если препятствие остановит сами тела, их внутренние органы будут продолжать двигаться с не меньшей скоростью, тем самым вызывая серьезные повреждения.

И еще один важный закон из дебрей физики.

Ньютон также говорил, что сила равна массе, умноженной на ускорение.

Переводя в нашу ситуацию можно сказать, что в результате столкновения, это означает, что сила, действующая на автомобиль и его пассажиров, уменьшается, если время, необходимое для остановки транспортного средства увеличивается.

Виды деформации кузова

Условно повреждения кузова легкового автомобиля можно разделить на несколько степеней, которые классифицируются в зависимости от сложности деформации. Самая простая деформация возникает вследствие ударов по кузову мелких посторонних предметов или столкновений с небольшими препятствиями. Такое повреждение имеет небольшую площадь, довольно легко и недорого ремонтируется. Обычно все заканчивается рихтовкой или вытягиванием простыми приспособлениями.

Более серьезные деформации кузовных деталей возникают при наезде на большие препятствия или в результате длительной и неаккуратной эксплуатации автомобиля. В первом случае повреждения могут задевать одну или несколько кузовных деталей одновременно, что значительно усложняет ремонт и увеличивает его стоимость. Во втором случае деформация может быть и не видна, но она чувствуется водителем из-за не комфортности езды и заметна на неправильной работе подвески. Такие повреждения приводят к усиленному износу покрышек, ухудшению управляемости автомобилем, и несут за собой особую опасность.

Самый сложный вид деформации кузова легкового автомобиля возникает вследствие крупных ДТП. При этом страдают не только наружные детали кузова, но и несущие конструкции, призванные придавать жесткости автомобилю. В некоторых случаях после ДТП автомобиль уже не поддается восстановлению, так как нарушена общая конструкция кузова, и ремонт будет нецелесообразным.

Даже если удастся восстановить общую геометрию, то жесткость будет безвозвратно потеряна, что само собой сделает дальнейшую эксплуатацию такого автомобиля небезопасной для водителя и пассажиров.

При всех видах деформации кузова существуют особые способы для восстановления первоначального вида автомобиля. В зависимости от сложности и степени повреждения кузовных деталей определяется методика и последовательность восстановительных работ. С этими вопросами можно будет ознакомиться немного ниже. А перед этим стоит рассмотреть вопрос о том, почему же конструкторы автомобилей преднамеренно делают кузов автомобиля так легко деформируемым.

Поглощение удара на низкой скорости [ править ]

Передняя часть бампера спроектирована таким образом, чтобы выдерживать столкновения на низкой скорости, например, при парковке, для предотвращения необратимого повреждения автомобиля. Это достигается за счет эластичных элементов, например переднего фартука. В некоторых автомобилях бампер заполнен пеной или подобными эластичными материалами. В последние годы этому аспекту конструкции уделялось больше внимания, поскольку оценка столкновений NCAP добавила в свой режим испытаний воздействие на пешеходов. Уменьшение количества жестких опорных конструкций в зонах воздействия пешеходов также было целью проектирования.

В случае менее серьезных столкновений (примерно до 20 км / ч) конструкция бампера и наружной панели должна обеспечивать минимальное повреждение зоны деформации и несущей конструкции транспортного средства и возможность ремонта. как можно дешевле. Для этого используются так называемые краш-трубы или краш-боксы для крепления бамперов. Крошечные трубы состоят из полого стального профиля, который преобразует падающую энергию путем скатывания профиля.

Теория столкновения

Для этой цели передняя и задняя части кузова должны до определенного предела легко деформироваться, создавая конструкцию, поглощающую энергию удара, и в то же время эти части кузова должны быть жесткими, чтобы сохранить зону отделения для пассажиров.

1. Осмотр кузова: поиск признаков, указывающих на повреждение конструкции и его характер.
2. Проведение измерений: основные замеры, используемые для выявления нарушений положения элементов конструкции.
3. Заключение: применение знаний по теории столкновения совместно с результатами внешнего осмотра для оценки фактического нарушения положения элемента или элементов конструкции.
4. Знание теории столкновения: понимание того, как конструкция автомобиля реагирует на силы, возникающие при столкновении.

Когда два или большее число объектов сталкиваются друг с другом возможны следующие варианты столкновений

Виды износов и повреждений

Кузов подвержен разнообразным повреждениям, возникающим вследствие одного из перечисленных выше факторов или их комбинации:

• деформации кузовных деталей – вмятины, складки, перекосы. Серьезные деформации кузова приводят к сдвигу отдельных деталей, чрезмерным вибрациям, излишней нагрузке на ходовую часть, нарушению устойчивости автомобиля;
• наиболее серьезные деформации – это перекосы, приводящие к изменению геометрии кузова. В результате меняются форма и размеры дверных и оконных проемов, каркаса салона, крышки багажника. Двери и окна заклинивает или, наоборот, они провисают;
• смещение лонжеронов – еще одно проявление нарушений геометрии;
• в местах соединений стоек автомобиля с кузовом вследствие ударов, вибрации, неправильной балансировки колес могут появляться трещины. Трещины также образуются на брызговике, распорке, кожухе карданного вала, лонжеронах, в местах крепления сидений, амортизаторов, распорки, кронштейнов рессор и топливного бака;
• нередко разрушаются сварные соединения в других местах, особенно точки и швы, подверженные наиболее высоким нагрузкам – соединения распорки с лонжероном, брызговика с аркой;
• крепежные детали кузова – болты, гайки, гайкодержатели – могут обрываться. Если эти повреждения сразу не устранить, они приведут к более масштабным проблемам;
• неплотное прилегание отдельных деталей кузова приводит к стукам и скрипам при статической нагрузке и движении;
• вследствие механических повреждений и воздействия агрессивных веществ разрушается лакокрасочное и антикоррозионное покрытие.

Даже косметические повреждения кузова таят опасность: если царапина затронула антикоррозионное покрытие, коррозия быстро начнет распространяться. Коррозия может быть поверхностной, охватывающей большую площадь, и местной, распространяющейся вглубь. Последняя более опасна, поскольку приводит к коррозионной хрупкости металла.

Изменения геометрии кузова, перекосы, трещины деталей и разрушения сварных соединений могут привести к ухудшению управляемости автомобиля и спровоцировать аварийные ситуации. Поэтому кузовные повреждения любой природы (коррозионные, механические) и масштаба нужно устранять как можно скорее.

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

Функции

Зоны деформации работают по принципу управления энергией удара. Основная суть этой системы – поглощение энергии внешней частью автомобиля, за счет чего салон практически не деформируется, а пассажиры лучше защищены от травм. Такой эффект достигается путём ослабления внешней части кузова и укрепления его внутренней части балками повышенной прочности, поэтому салон находится в «секторе безопасности».

Когда автомобиль движется на большой скорости, он подвержен инерции/импульсу, поэтому при столкновении автомобиль и все его пассажиры продолжают движение вперед и испытывают перегрузку сверх нормы. Целью зоны деформации является поглощение возникшей энергии для снижения разницы скоростей автомобиля и его пассажиров.

Ремни безопасности удерживают пассажиров от вылета через лобовое стекло, задают правильную позицию относительно подушек безопасности, а также снижают нагрузку на организм. Ремни безопасности поглощают инерциальную энергию пассажира, тем самым снижая перегрузку во время удара. Иными словами: пассажир, который защищен и ремнями безопасности и зоной деформации, имеет намного больше шансов выжить или избежать травм.

Последовательность поглощения энергии выглядит так: зоны деформации – ремень безопасности – подушки безопасности – мягкий салон.

Многие критикуют зоны деформации, принимая повышенную способность внешней части кузова к деформации как повышенную опасность для пассажиров. На самом деле многолетний опыт краш-тестов показывает обратный результат.

Современные автомобили с зоной деформации при тяжелых испытаниях показывают лучшие результаты, чем автомобили, использующие отдельные рамы и шасси.

Виды деформаций рам грузовых автомобилей

В период эксплуатации грузового автомобиля его рама подвергается нормальным, т.е. предусмотренным его назначению нагрузкам. Однако в результате экстремальной длительной эксплуатации в сложных дорожных условиях, нарушении правил размещения и перевозки грузов или в результате аварии рама грузового автомобиля может приобрести следующие устойчивые виды деформаций или , что особенно часто встречается, их комплекс:

• Диагональное смещение
• Боковое или горизонтальное смещение
• Кручение
• Вертикальный изгиб

Для устранения этих деформаций с помощью технологии JOSAM применяются специальные статические упоры и якорные крепления, а так же динамические горизонтальные и вертикальные гидравлические упоры и домкраты.

Методика JOSAM рекомендует начинать всегда с наибольшего по масштабам повреждения. Так мы и поступаем, при этом основные цели и задачи следующие:

1. Вернуть обратно оригинальную форму
2. Применять как можно меньше усилий
3. НЕ демонтировать частей больше, чем это необходимо
4. Заменять запчасти, влияющие на запчасти

Прежде всего производятся замеры для выяснения степени деформации рамы в горизонтальной, вертикальной плоскостях вдоль всей рамы в основных опорных точках, что позволяет определить размер каждого вида деформации и их отклонение от допустимых величин. Что позволяет принять правильные решения для рихтовки конкретной рамы.

Диагональное смещение

Лонжероны рамы смещаются продольно, а
поперечные балки не образуют прямых углов по отношению к боковым элементам. Диагональное смещение часто происходит на грузовых автомобилях при их опрокидывании.

Боковое или горизонтальное смещение

Зачастую продольные лонжероны смещаются под углом по отношению к продольной оси рамы из-за внешних нагрузок. Передняя часть рамы часто сильно деформируется из-за сильного бокового смещения, по отношению к лонжерону.

Кручение

При скручивании рамы лонжероны остаются
прямыми, но перекошенными по отношению друг к другу. Поперечные балки обычно находятся под правильным углом по отношению к лонжеронам. Довольно часто данное повреждение происходит на грузовиках с двумя осями.

Вертикальный изгиб

Вертикальные изгибы могут появиться по-
разному. Причиной часто является неправильное использование опрокидывающего или загружающего оборудования грузовика.