Методы лабораторных испытаний кузовов и кабин на удар
Одной из известных методик испытаний кабин грузовых автомобилей на пассивную безопасность является методика, применяемая в Швеции при проверке прочности кабин грузовых автомобилей, имеющих общую массу более 7000 кг. Перед испытаниями полностью комплектную кабину устанавливают и закрепляют на отдельном шасси или специальной раме точно так же, как на автомобиле. Рама надежно соединена со станиной испытательного стенда. Двери кабины закрыты, но не заблокированы. Методика испытаний предусматривает три основных режима нагружения, соответствующих типичным аварийным ситуациям. Статическое нагружение на потолок кабины с силой, соответствующей двойному весу снаряженного автомобиля с водителем, но не более 150 кН. Нагрузка распределяется на несущие детали кабины (режим приближенно воспроизводит ситуацию переворачивания автомобиля). Удар маятником спереди по переднему верхнему углу кабины (имитируется падение автомобиля с откоса). Удар направлен под углом 15° к продольной оси автомобиля с энергией около 30 кДж. Применяемый при испытаниях маятник имеет форму правильного цилиндра диаметром 0,6 м, массой не менее 1000 кг. Удар маятником по задней стенке кабины под прямым углом к ней с энергией 30 кДж. Маятник этой серии испытаний массой не менее 1000 кг имеет прямоугольную форму с шириной 1600 мм и высотой 500 мм (высота падения 2 м). Испытание воспроизводит аварийную ситуацию, когда при резкой остановке незакрепленный на платформе груз сминает заднюю стенку кабины.
Рис. 4. Установка кузова легкового автомобиля для имитации опрокидывания в лабораторных условиях
Выдержавшими испытания считаются такие кабины, которые после действия всех перечисленных видов нагрузок не разрушились и сохранили хотя бы минимальное пространство салона, необходимое для стандартных манекенов, имитирующих водителя и пассажира. Кроме того, необходимо, чтобы кабина не была оторванной от рамы автомобиля, двери кабины самопроизвольно не открывались, а последующее их отпирание не было затруднено. Из-за некоторой условности указанной методики испытаний кабин нельзя с уверенностью утверждать, что в реальных аварийных ситуациях кабина, выдержавшая эти испытания, будет отвечать всем требованиям пассивной безопасности.
Манекены для испытаний на пассивную безопасность
Для изучения перемещений людей внутри кузова (кабины) автомобиля во время испытаний на столкновение, опрокидывание и т. д. и для оценки соответствия конструкции требованиям пассивной безопасности применяют специальные манекены.
Одной из обязательных характеристик манекенов для испытаний на пассивную безопасность является так называемая представительность (или репрезентативность). Размеры тела человека и его масса колеблются в очень широких пределах. В соответствии с этим манекены по своим основным размерам разбиты на несколько групп представительности. Так, манекены, соответствующие наиболее распространенной группе мужчин (50% представительность), имеют рост 1730 мм и массу 75 кг. Манекен 95% представительности имеет следующие основные размеры: рост 1840-1850 мм, ширину плеч 480 - 494 мм, высоту колен 585- 589 мм.
Манекены 50% представительности обычно используют для определения положения различных контрольных точек, а манекены 95% представительности самых больших размеров - уровня перегрузок различных частей тела во время испытаний и оценки остаточного пространства салона после испытаний на пассивную безопасность. Руки, ноги и голова манекена шарнирно соединены с туловищем так, что можно в точности воспроизвести движение в суставах человека. Массы отдельных частей манекена (туловища, головы, руки, ноги) соответствуют массам этих же частей тела человека. Основным частям манекена (туловищу и голове) придают объемную жесткость, сопоставимую с жесткостью живого тела. В манекен устанавливают не менее двух преобразователей ускорений (замедлений), причем один монтируют в голове, он измеряет ее продольные перегрузки, а другой - в туловище для определения его перегрузки. Сигналы от преобразователей после усиления передаются на записывающую аппаратуру. Для уточнения прогнозов о возможной тяжести последствий аварии применяют усовершенствованные манекены сложной конструкции, с помощью которых получают информацию не только о величине возможных перегрузок отдельных частей тела, но и о силе давления на грудную клетку (например, со стороны ремня безопасности), о равномерности распределения давления по поверхности контакта туловища с ремнем и др. Эти манекены достоверно имитируют различные травмы типа синяков, ушибов, порезов тканей тела, разрушения костей.