УСТРОЙСТВО ПАССИВНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ АВТОМОБИЛЯ
VEHICLE PASSIVE SAFETY DEVICE

В настоящее время грузовой поток перешел в значительной мере с железнодорожного на автомобильный и электромобильный транспорт. Люди стали приобретать машины массово, они буквально заполонили дороги, зачастую, водители недостаточно дисциплинированны, и вопросы безопасности стали еще более актуальными и насущными. С одной стороны улучшаются дороги, с другой - уплотняются потоки машин, увеличивается мощность двигателей и скорость их движения. Дорожная ситуация в городах сложная и непредсказуемая, получить полную информацию о ней практически невозможно [1, 2, 3].
При возникновении аварийных ситуаций погибает масса людей.
Автомобильная безопасность условно делится на два вида - активную и пассивную.
Активная безопасность - это системы и устройства машины, которые позволяют ей избежать столкновения. Пассивная - это возможности автомобиля сохранить жизнь и здоровье пассажиров, если нештатная ситуация все-таки произошла.
В арсенале пассивной безопасности есть целый ряд средств для смягчения последствий аварии: ремни, подушки, деформируемые зоны.
Ускорение при лобовом ударе достигает 20 g, и такой удар может быть равносилен прыжку с многоэтажки. Ремни и подушки эффективны только при их совместном использовании.
Но подушка, раскрываясь, «летит» навстречу человеку со скоростью 270-300 км/ч, и если он не пристегнут, она может причинить огромный вред. Не раз фиксировались случаи перелома шейных позвонков, причиной которых была именно подушка безопасности. Подушки располагаются спереди, с боков; часто предлагается оснащать машину дополнительными подушками для защиты коленей и ступней. Многие производители оснащают свои машины подушками и надувными занавесками для задних пассажиров.
В России возвращаются бренды машин «Москвич» и «Волга» с современным наполнением. Разрешен выпуск новых электромобилей и автомобилей без систем ABS и ESP; система экстренного оповещения ЭРА-ГЛОНАСС может не иметь функции автоматического срабатывания после аварии, а также упрощены требования к сертификации машин. Это позволит отказаться от установки подушек безопасности и преднатяжителей ремней безопасности (постановление правительства РФ №855 от 12 мая 2022 года).
А что в замен?
Предлагаем систему пассивной безопасности, предохраняющую пассажиров от соударения с предметами внутри салона и уменьшающую нагрузку на человека от ускорения до нескольких g за счет подъема кресел с пассажирами и гашение кинетической энергии за счет их вращения вокруг горизонтальной оси.
Одним из средств активной безопасности являются устройства экстренного торможения.
Известны устройства экстренного торможения транспортного средства [4, 5, 6]. Все тормозные устройства воздействуют на колесо или непосредственно на дорогу. «Клинья, подстилки, ежи» и прочие приспособления не заводского изготовления не гарантируют безопасность пользователям, сведений о их успешном применении нет.
Известно изобретение RU 2724443 С от 2019.12.17 [7].
Целью этого изобретения является создание устройства экстренной остановки автомобиля многоразового действия, обеспечивающего повышение безопасности движения на дорогах России.
Для достижения поставленной цели предлагается прямолинейное движение автомобиля превращать во вращательное движение вокруг определенной оси с небольшими колебаниями на вроде «юлы», при этом автомобиль приподнимается над землей особой конструкцией, опорой которой является металлический или полимерный сильфон.
Все предлагаемые конструктивные решения направлены на уменьшение тормозного пути и движения «юзом», не предотвращая совсем движения по инерции в приобретенном направлении, что в большинстве случаев не исключает аварий или перевертывания автомобилей. Устройства разового применения. В лучшем случае разрушается не машина, а тормозное устройство. Трудно определить эффективность применения систем экстренной остановки автомобилей и их роль в повышении безопасности пассажиров. Опыт их применения отсутствует.
Весьма мало предлагаемых устройств и для повышения пассивной безопасности автомобиля. Известна система безопасности пользователя сиденьем транспортного средства, включающая механизм управления ограниченным перемещением и подъемом в направлении действия сил инерции с фиксацией в начальном и конечном положениях пассажирского сиденья, свободно надетого отверстием в его нижней крепежной части на направляющую, жестко установленную на полу салона, отличающаяся тем, что направляющая и отверстие в сиденье выполнены, соответственно, в виде бруса прямоугольного поперечного сечения и прямоугольной формы, передняя по ходу движения транспортного средства часть направляющей выполнена подвижной, для чего соединена с задней, жестко установленной горизонтально на полу частью направляющей с помощью цилиндрического шарнира, снабженного винтовой цилиндрической пружиной кручения, обеспечивающей при своем освобождении от заневоленного закрученного состояния с соосной ориентацией обеих частей направляющей поворот подвижной части направляющей вместе с размещенным на ней сиденьем с пользователем вверх на прямой угол, при этом в исходном стационарном состоянии сиденье надето на направляющую с перекрытием своим отверстием зоны шарнира и обеспечением, соответственно, заневоливания пружины, поверхность направляющей в вышеуказанной зоне выполнена с шероховатостью, обеспечивающей при заданном крутящем моменте заневоленной пружины как неподвижность сиденья под действием развиваемых сиденьем вместе с пользователем инерционных сил при рабочих режимах эксплуатации транспортного средства, так и возможность его смещения вперед по направляющей с освобождением перекрываемой зоны шарнира под действием инерционных сил, возникающих при аварийных торможениях в экстремальных ситуациях с опасными для пользователя линейными ускорениями, причем в исходном состоянии сиденья задний край перекрывающего зону шарнира отверстия удален от оси вращения шарнира на заданное расстояние, необходимое для расчетного снижения тормозящего ускорения при аварийном торможении [8].
Предлагаемое устройство, по мнению автора, характеризуется предельной простотой конструкции, высокой надежностью и позволяет значительно повысить безопасность пользователя сиденьем. Последнее объясняется как возможностью смещения сиденья под действием сил инерции в момент удара вперед с уменьшением при этом тормозящих ускорений, так и одновременно автоматическим опрокидыванием сиденья назад с переносом при этом вектора сил ударного воздействия с органов пользователя на нижнюю часть сиденья.
Предлагаемое устройство - несомненно, шаг вперед по сравнению со смятием бампера, смещением кресла и его наклоном, поворотом или опрокидыванием. Здесь эти процессы совмещены. Эффективность устройства определить невозможно из-за отсутствия внедрения изобретения на производстве.
Целью нашего изобретения является повышение пассивной безопасности и возможности автомобиля сохранить жизнь и здоровье пассажиров, если нештатная ситуация произошла.
Для достижения поставленной цели предлагается передние кресла поднимать (при раскрытой крыши кузова) выше двигателя и сминаемых частей автомобиля с последующим их свободным вращением вокруг горизонтальной оси, за счет чего погашается кинетическая энергия и снижется нагрузка на человека от ускорения 20 g до легко переносимой. При этом задние кресла « раскрываются», спинки кресел приводятся в горизонтальное положение и по инерции продвигаются вперед под вращающимися креслами первого ряда. Процесс перемещения кресел управляется компьютером и регулируется специальными устройствами торможения.
Сущность изобретения поясняется чертежами: фиг. 1 - схематично изображено предлагаемая устройство пассивной безопасности автомобиля с разрезом; фиг. 2 - устройство подъема и вращения в разрезе.
Где:
1 - кузов, 2- передний бампер, 3 - левая боковина, 4 - основание (дно) кузова, 5 -рама, 6 - салазки, 7 - электрическое натяжное устройство, 8 - заднее кресло, 9 - задний бампер, 10 - передние кресла, 11 - цилиндр подъема, 12 - круглая перекладина (ось вращения), 14 - электрическое тормозное устройство, 15 -шарикоподшипник, 16 - шток, 17 - поршень, 18 - пакет с жидкостью, 19 - вышибной заряд, 20 - поперечина днища под дверной стойкой.
Современный автомобиль напичкан электроникой как космический корабль. В помощь водителю имеются системы: для предотвращения пробуксовки колес, отвечающие за распределение тормозного усилия между колесами, дающие возможность в момент экстренного торможения значительно сократить тормозной путь; облегчающие момент трогания, разгона и движения на подъем и спуск; поддерживающие заданный скоростной режим и контролирующие безопасную дистанцию, помогающие при парковке [9].
Когда авария произошла, то средств безопасности у пассажиров не много: ремни и подушки, каркас жесткости и элементы смятия. Кинетическая нагрузка на человека остается запредельной.
Предлагаемое устройство пассивной безопасности автомобиля, имеющего двигатель, передние 10 и задние кресла 8, перемещаемые на салазках 6, состоящее из элементов подъема, перемещения, и стабилизации, отличающееся тем, что элементы подъема и вращения представляют собой два цилиндра 11, внутри каждого из которых расположены вышибной заряд 19, пакет с жидкостью 18, поршень 17 и шток 16, связанный с другим штоком круглой перекладиной 12, для возможности подъема передних кресел выше двигателя и вращения или качания их вокруг круглой перекладины по инерции свободно на шарикоподшипниках 15 при лобовом ударе, элементы перемещения выполнены с возможностью раскладывания в горизонтальное положение задних кресел 8 и их перемещения на салазках 6 вперед под передние кресла 10, при этом положение элементов подъема и вращения передних кресел и элементов перемещения задних кресел выполнено с возможностью контролирования компьютером и возможностью стабилизирования электрическими натяжными 7 и тормозными устройствами 14.
При лобовом ударе передние кресла 10 поднимаются выше двигателя с помощью устройства подъема. Следом за подъемом передних кресел раскрывается в горизонтальное положение заднее кресло 8 и на салазках 6 перемещается вперед под передние кресла 10, уже вращающиеся вокруг круглой перекладины 12 как вокруг оси.
Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом.
Бортовой компьютер (блок управления), используя ГЛОНАС/GPS и диспетчерскую службу, отслеживает ситуацию на дороге, выбирает менее загруженный маршрут, наличие препятствий и скорость сближения с ними, определяет уровень опасности; отслеживает ситуацию в салоне: количество пассажиров, наличие детских кресел, натяжение привязных ремней. В зависимости от уровня опасности, силы и направления удара сработают подушки безопасности или предлагаемая система безопасности, при этом проверяется вертикальность кузова, рама лобового стекла укладывается на капот, боковые стекла опускаются, руль с колонкой - складываются, крыша - раздвигается. Предлагаемое устройство пассивной безопасности требует некоторого удлинения кузова для установки раскрывающегося заднего кресла может быть применено для всех типов легковых автомобилей.
ИСТОЧНИКИ:
1. https://auto.tut.by/news/road/660636.html.
2. https:/studme.org/40745/pravo/sredstva_prinuditelnoy_ostanovki_transporta.
3. https://auto.tut.by/news/offtop/379137.html.
4. см. а.с. СССР №1301738, кл. B60T 1/14, 1983.
5. см. патент США №3994569, кл. 188-5, 1976.
6. см. а.с. СССР №1366436, кл. В60Т 1/14, 1986.
7. см. патент RU 2724443 С от 12019.12.17.
7. https://moypatent.ru/patent/227/2274566.html.
8. RU 2596009 C1
9. https://autoxs.ru>stati/pro-avto/868-cistemy.