Бензин ваш - идеи наши

[tpek]

СРЕДСТВА ПАССИВНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ В ИЗОБРЕТЕНИЯХ

...Обыкновенный автомобиль, предназначенный, по мысли пешеходов, для мирной перевозки людей и грузов, принял грозные очертания братоубийственного снаряда.
И. Ильф. Е. Петров
"Золотой теленок''

Как только скорость автомобиля перезалила за пять километров в час и под его колесами оказались первые "кроткие и умные пешеходы", человечество поняло, что нужно принимать меры. Автомобильные конструкторы решали эту проблему разными способами, но с одинаковым усердием. Свидетельство тому - тысячи и десятки тысяч патентов на изобретения в области пассивной безопасности. Попробуем проследить логику их развития.
В передней части паровозов к тому времени прочно обосновалась мощная конструкция, назначением которой было отбрасывать лежащие на пути препятствия. Соответствующим образом модернизированная, она перекочевала и на автомобили - так появился бампер. При небольших скоростях он был достаточно эффективен. Но скорости росли, и к середине 20-х годов у него осталась практически единственная реальная функция - сохранять носовую часть автомобиля при столкновении с беспризорными домашними животными размером не более свиньи. Причем с фатальными для них последствиями. Пешеходу же стальной брус, висящий в полуметре над дорогой, просто ломал ноги, дальше шли в ход острые кромки радиатора, фар и крыльев, а уже довершали дело колеса.
Как тут быть? Очень просто - если уж прохожий не уберегся от авто и оказался на земле, то почему бы не заставить машину "перепрыгнуть" через него? Сказано - сделано, и появляется идея автомобиля со стальной рамой, подвешенной под днищем на параллелограммных рычагах. При ударе в бампер она падает на землю - и рычаги переносят "убивца" через пострадавшего. Кстати, на всякий случай можно обтянуть мягкой резиной острые углы на носу автомобиля. Чуть позже возникла идея установить впереди деформируемую трубчатую конструкцию наподобие современных "кенгурятников". Она предохраняет зазевавшегося пешехода от угловатых кузовных деталей, увеличивает площадь контакта и, сминаясь, уменьшает перегрузки, а значит, и силу удара.
Другое решение - выдвинуть бампер почти на метр вперед, натянув за ним горизонтальную сетку, куда и рухнет подкошенный зевака. Впрочем, сетку можно разместить и вертикально, оборудовав ее специальными ремнями-захватами, в которых несчастный пешеход повиснет, как муха в паутине. И кожаные полотнища, и подушки с воздухом, и чуть ли не пружинные матрасы предлагали установить впереди автомобиля неугомонные изобретатели.
А если попробовать как-то "вписать" средства безопасности в конструкцию автомобиля? Можно и так. Скажем, установить фары на кронштейнах, складывающихся при ударе, или оформить носовую часть, как композицию из эластичных элементов. Интересен дугообразный отбойник, набранный из мягких вращающихся валиков. Есть варианты и с несколькими надувающимися матрасами, спрятанными за бампер. При наезде или перед ним они высвобождаются, покрывая носовую часть машины и даже участок асфальта впереди. Наиболее жизнеспособным оказалось решение максимально "облизать" автомобиль, спрятав все выступающие части. Тем более что это было в русле тогдашней моды.


Один из первых "интегральных" бамперов. Пострадавший, по идее, должен просто соскользнуть с носовой части, имеющей минимум выступающих деталей (1936).


По мысли автора, при наезде на пешехода тот должен скатиться в сторону по округлой панели из мягких вращающихся валиков (1940).

Шли годы. "Поголовье" автомобилей росло, росли и скорости. Тут-то и выяснилось, что при столкновении со столбом или с другим автомобилем шансы водителя и пассажиров выжить или хотя бы отделаться "менее тяжкими телесными повреждениями" ничтожно малы. Как эффективно замедлить тяжелую махину с маломощными, по сегодняшним меркам, тормозами? Лобовое решение - соединить бампер напрямую с тормозными колодками, а заодно и размыкателем системы зажигания. Наехал на что-то - тормоза заблокировались, двигатель заглох. Правда, не поздно ли? Так ведь бампер можно вынести подальше вперед, да еще установить его на амортизаторах. Заодно и привод аварийного тормоза усовершенствовать, сделав его пневматическим или вообще с пиропатронами.
В дальнейшем конструкторская мысль оставила в покое аварийный тормоз, справедливо полагая, что после удара тормозить поздно. Да и рабочие тормоза обрели усилитель и стали достаточно эффективны. Появились сотни вариантов самых разнообразных энергопоглощающих устройств. Простейшие представляли собой мягкие накладки на бампер или кузов: монолитные, ячеистые, пневматические, заполненные жидкостью, выдавливаемой через отверстия, и даже просто "бутерброд" из запасок. Один изобретатель предложил смонтировать на бампере множество мощных, одинаково ориентированных магнитов. При сближении с другим таким же автомобилем они должны были предотвратить или, по крайней мере, ослабить удар. Правда, вопрос "взаимоотношений" с чугунными фонарными столбами и канализационными люками остался открытым.
Не было забыто и крепление бампера. Многообразие конструктивных решений этого, казалось бы, простого узла просто поражает: газовые, гидравлические, фрикционные, механические амортизаторы, пружины, энергопоглощающие вставки. А чтобы бампер не выглядел слишком одиноко, на нем можно установить фальшивый "нос", который при ударе надвигается на настоящий как футляр.


При ударе о препятствие вынесенный вперед на гидроамортизаторах пустотелый фальшивый "нос" надвигается на настоящий наподобие футляра (1937).

Не обойдены вниманием и устройства, "взводящиеся" перед столкновением: в предвидении неизбежной аварии водитель нажимает соответствующую кнопку и бампер "выстреливается" вперед на метр-два, увеличивая листанию деформации. Вариантов и здесь предостаточно: телескопические штанги, параллелограммные механизмы, просто надувные подушки. Была предложена и конструкция неподвижного или выдвигающегося углом вперед, наподобие тарана, бампера. По мысли автора, это обеспечивало превращение лобового столкновения в касательное. Но, слава Богу, это устрашающее "средство безопасности" не стало массовым - очень уж оно похоже на топор.


Основная идея этого изобретения - превращение лобового удара в касательный при столкновении двух машин, оснащенных такими приспособлениями. Правда, обычному автомобилю при "встрече" с таким "тараном" не позавидуешь (1940).

Не иначе как заядлому бильярдисту принадлежит идея округлого автомобиля, который должен рикошетить от всех препятствий. В развитие этой идеи был предложен округлый силовой контур, от которого в случае удара и последующих "рикошетов", должны были отваливаться выступающие колеса, крылья, фары и т. д. Не были обойдены вниманием и "ломающиеся" рамы и подвижные капсулы безопасности. "Сверхбезопасные" машины, снабженные "по максимуму" столь радикальными средствами, зачастую походили на специализированные снаряды для аварий. В конце концов, выкристаллизовалась современнаяя концепция пассивной безопасности автомобиля: прочная "капсула" пассажирского салона и сравнительно мягкие моторный отсек и багажник, которые, деформируясь, гасят энергию соударения. В последнее время получили распространение мощные брусья в дверях, предохраняющие от боковых ударов.


"Ломающаяся" рама не только гасит энергию удара, но и уводит водителя из опасной зоны (1983).


При боковом ударе дверь, поворачиваясь вокруг горизонтальной оси, наклоняет кресло, выводя пассажира из зоны столкновения (1992).

Хватит ли всех этих мер, чтобы обезопасить жизни водителя и пассажиров? Практика показывает, что нет. Представьте себе автомобиль, врезающийся в бетонную стенку на скорости, скажем, 70 км/ч. При полном смятии его моторного отсека метровой длины перегрузка, действующая на пассажиров, составит 20 единиц - в двадцать раз больше ускорения свободного падения, то есть человека, весящего 75 кг, "приложит" о приборную доску с силой в полторы тонны! Тут упираться руками и ногами бесполезно. Кстати, несложный расчет показывает, почему прочные джипы более опасны для пассажиров. В аналогичных условиях мощная рамная конструкция сомнется всего на 0,3-0,4 м. Соответственно, перегрузки и силы, действующие на пассажиров, вырастут раза в три со всеми вытекающими последствиями.
Одним из первых и наиболее эффективных приспособлений для удержания автомобилистов стали привязные ремни, дошедшие до наших дней с минимальными изменениями. Правда, сегодня они уже инерционные, обрели натяжители, срабатывающие при ударе. Для "ленивых" была придумана масса конструкций с автоматическим "пристегиванием". Но при всех достоинствах ремней безопасности у них есть существенный недостаток: удерживая тело пассажира, они никак не фиксируют голову. А ведь двадцатикратная перегрузка, умноженная на 5 кг "мозгов", даст силу в сто килограммов! Именно с таким усилием голова стремится "опередить" тело, удерживаемое ремнем. Не каждая шея выдержит такую нагрузку.
Конструкторская мысль не дремала в борьбе и с этой напастью. Разнообразные выдвигающиеся сетки, экраны, мягкие маты призваны были спасти головы автомобилистов. Встречались и весьма любопытные конструкции. Например, мягкая обшивка потолка, соскальзывающая по направляющим полозьям на ветровое стекло. Или специальный колпак, выскакивающий из-за подголовника и накрывающий голову наподобие шлема. Наиболее революционным изобретением оказались надувные подушки безопасности, срабатывающие от баллона со сжатым газом или пиропатрона. Первоначально они защищали только лицо водителя от удара о рулевую колонку и имели объем 10-15 л. Доказав свою эффективность, они выросли в объеме до 40-70 л. и количестве - до трех-четырех штук на каждого "члена экипажа": одна подушка удерживает голову и тело, в другую упираются колени, а остальные предохраняют от бокового удара. Специальные ультразвуковые датчики отключают подушки на свободных местах. Мгновенное наполнение нескольких подушек в ограниченном объеме закрытого салона вызывает резкий скачок давления, грозящий баротравмой. Чтобы ее избежать, в двери монтируют специальные молоточки, похожие на взведенные бойки. За миг до срабатывания подушек они освобождаются и разбивают боковые окна.
А как быть если автомобиль перевернулся? При наличии жесткой крыши пассажиры просто повиснут вниз головой. А если машина открытая? Очевиднее решение -вмонтировать в рамку ветрового стекла мощную дугу безопасности. Но "корма" все равно ляжет на асфальт, и пассажирам, скажем, задних сидений при этом не позавидуешь. Чтобы их уберечь, в сиденье можно вмонтировать механизм, наклоняющий вперед-вниз спинку, а заодно и "седоков". Более удачное решение - "выстреливающаяся" сзади вторая дуга безопасности. Причем ее роль может выполнять усиленная крышка багажника или расположенные на ней прочные надувные подушки.


Для предохранения пассажиров при опрокидывании кабриолета сзади установлены автоматически надувающиеся подушки безопасности (1986).


Роль второй дуги безопасности играет открывающаяся при переворачивании мощная крышка багажника (1996).

Современные автомобили все чаще оборудуют не отдельными средствами пассивной безопасности, а единой системой. Время ее функционирования исчисляется десятыми долями секунды, но успевает она многое: отключить зажигание, подтянуть ремни безопасности, "укоротить" рулевую колонку, надуть и затем "сдуть" подушки, разблокировать двери, а кроме того - послать на "полицейской волне" кодированное сообщение с указанием точных координат аварии (для этого машины оборудуются навигационным приемником), включить радиомаяк и, при необходимости, систему пожаротушения, да еще сохранить в памяти бортового компьютера все параметры движения за десяток секунд до аварии. Эффективность таких систем постоянно растет, но лучше все-таки ограничиться заочным с ними знакомством.

Юрий НЕЧЕТОВ
"За рулем" №6/1997 г.