Как тестируют машины на прочность
Испытание автомобилей на прочность по науке.
Нельзя сказать, что испытания автомобилей по параметрам безопасности не проводились с самого начала. Такие испытания проводились, но единой системы оценок таких краш-тестов не было. И только после второй мировой войны в этом направлении начали производиться кое-какие подвижки. Самый первый краш-тест автомобиля, который соответствовал всем мировым нормам, был произведён компанией «Вольво» в 1959-м году.
Затем к программе испытаний подключился автомобильный концерн Mersedes. К слову, в 1971 году подушки безопасности установил на автомобили завод этой же компании. В 1996 году для испытаний прочности машин был впервые изготовлен специальный манекен с множеством размещенных по всему «телу» датчиков. Датчики нужны для определения силы удара и повреждений манекена. С 1990 года краш-тесты выпускаемых автомобилей начали проводить практически все крупные автозаводы мира. Те предприятия, которые не имеют возможностей для проведения собственных испытаний, обращаются в специализированные организации.
Итак, что же такое краш-тест?
При краш-тесте, происходит преднамеренное и искусственное воспроизведение любого вида дорожно-транспортного происшествия, при котором определяется степень и характер повреждений кузова и агрегатов. На основе повреждений автотранспортного средства выясняются травмы, которые могут получить водитель и пассажиры.
Есть несколько видов проведения краш-тестов.
Лобовое столкновение со смещением. Это, как и первый вариант, только автомобиль перед столкновением с препятствием бьют в переднее крыло грузом, масса которого 500 килограммов.
Удар автомашины в бок. Машина стоит неподвижно на открытом пространстве без препятствий. Специальное устройство, весом в 1200 килограмм, разгоняют по рельсам до скорости 60 км/ч. И бьют им машину между боковых дверей.
В заключение хочется сказать о том, что перед покупкой автомобиля нужно обязательно посмотреть краш-тест этой машины. И только после этого следует решать, покупать её или нет.
Краш-тесты, автомобильный шпионаж и другие испытания перед отправкой автомобилей в серию
Как решают: быть или не быть новой модели?
Перед выпуском модели в серийное производство автомобиль испытывают на безопасность, соответствие техническим характеристикам, комфорт.
Испытания держатся в секрете. В автомобильных журналах и интернет-изданиях часто публикуют фото новых испытываемых автомобилей, задрапированных темной тканью либо с ложными выпуклостями, скрывающими настоящий вид автомобиля от конкурентов.
Перед выпуском в серию производители испытывают модели в сложных условиях бездорожья, на максимальных скоростях, смотрят, как ведет себя машина при экстренном маневрировании, входе в повороты, при ДТП. Тестирование проходит на закрытых треках и парках с разным рельефом местности. Комбинируя данные, полученные на гоночном треке и на реальных дорогах, автопроизводители создают машины, завоевывающие любовь покупателей.
Тестирование авто включает изучение характеристик и комфортабельности машины, ее надежность, безопасность. Результаты тестов помогают устранить недоработки и признаки неисправностей в автомобиле, прежде чем машина встанет на конвейер. Проще устранить проблему в продукте до его массового производства, чем столкнуться с ней после выпуска и продаж, назначая отзывную компанию и теряя деньги. Так, например, было с Toyota, признавшей в ряде проданных моделей погрешность в помпе насоса охлаждающей жидкости и дефект напольных ковриков. Помпа рано выходила из строя, а коврики мешали выжимать педаль газа и тормоза до конца. Хозяева моделей Toyota, список которых приводился на сайте компании, могли бесплатно заменить помпу и коврики в дилерских центрах за счет компании.
Тестирование новых автомобилей
Автомобиль будет меньше ломаться, если:
Испытания скоростным вождением и суровыми температурами окружающей среды плохо влияют на техническое состояние автомобиля. Тем же, кто уважает скорость и гонки по бездорожью, рекомендуем запастись мотошлемом и второй жизнью.
А еще тестовые автомобили дают для обзора представителям СМИ. Журналисты проводят тест-драйв модели, выявляют недостатки, которые могут повлиять на популярность модели, а, следовательно, на продажи, создают нужную шумиху.
Как скрывают новые автомобили от «шпионов»
Однако это не значит, что производители авто никак не страхуются от утечки информации, особенно если автомобиль тестируют в городе. Инженеры постоянно играют в кошки-мышки с «авто-шпионами».
В Голливуде знаменитости находятся под прицелом папарацци, фотографов и операторов, которые доставляют массу дискомфорта себе окружающим и объекту фотоохоты ради одного стоящего снимка. Эти снимки продаются за сотни, а то и за тысячи долларов популярным журналам, таблоидам, сайтам. За фотоснимок, на котором запечатлена принцесса Диана и ее любовник Доди Аль-Файед, таблоиды заплатили фотографу 6 миллионов долларов.
Аналогичная ситуация прослеживается и в мире автомобилей, только здесь шпионы охотятся не за очередным снимком звезды, а за моделью автомобиля, которую прежде никто не видел. Редакторы автомобильных журналов и интернет — изданий стараются опубликовать новость и фотографии нового автомобиля прежде, чем это сделает компания-конкурент.
За шпионский снимок с неоспоримыми доказательствами существования новой модели авто журналы платят от 500 до 900 долларов.
Перед испытаниями инженерам ставится четкая задача провести тестирование автомобиля без огласки, тайно, не раскрывая дизайна и характеристик машины. Иногда инженерам приходится создавать естественное заграждение буквально своими телами. При испытаниях на открытом треке, на автомобиль надевают специальную защитную ткань или покрывают специальным окрасом, скрывающим детали внешнего вида от фотокамер. Еще к машине приклеивают пенопласт, чтобы изменить его дизайн или создать иллюзию другого автомобиля, кузов покрывают винилом, снимаются детали с логотипами марки, чтобы было непонятно, кому принадлежит разработка.
Испытание автомобиля
Тестирование машины — это дорогой, долгий, утомительный процесс. Цель автопроизводителей — создать автомобиль, соответствующий государственным стандартам безопасности, который не принесет ущерб компании на гарантийном обслуживании, будет популярным и продаваемым. Самый известный вид испытания — краш-тест. Это когда автомобиль с манекенами врезается в препятствие. В зависимости от цели тестов, манекен либо вылетает через лобовое стекло, либо защищен ремнем и подушками безопасности. Краш-тесты помогают оценить уровень безопасности новой модели, а при выявлении дефектов вовремя их устранить, чтобы уберечь жизни и здоровье водителя и пассажиров. Без прохождения краш-теста, ни одна модель не встанет на конвейер, а государственные службы не допустят продажи машины в стране. В США, например, за этим следит Национальное управление безопасностью движения на трассах, входящее в Минтранс США.
Подробнее о видах краш-тестов тут.
В ходе испытаний автомобиля, производитель хочет узнать:
Для оценки каждого из изучаемых параметров автопроизводители создают специальные команды.
При выявлении незначительных дефектов инженеры вносят изменения и исправляют ситуацию на месте. Но когда результаты теста указывают на дефект запчасти или системы, инженеры отправляются в лабораторию для замены комплекта запчастей на детали другой марки, и все повторяется вновь. Чтобы провести все испытания, внести нужные изменения и не выбиться из графика, производители создают сразу несколько моделей нового автомобиля, тестируя несколько систем одновременно.
Не все автоконцерны испытывают свои модели по одной и той же схеме. Рассмотрим, в чем различия.
Критерии, по которым оценивают автомобили
Тестирование автомобилей — удовольствие не из дешевых. Себестоимость модели отправляемой на гоночный трек или пустыню для испытаний, оценивается в сотни тысяч долларов. Считайте сами — зарплата инженеров, расходы на специальные измерительные приборы, питание и проживание членов команды, если тестирования проходят вдали от главного офиса.
Критерии оценки машины, создаваемой для передвижения по бездорожью, например Cadillac Escalade, будут отличаться от критериев для спортивного Chevrolet Corvette. Corvette никогда не будут тестировать на суровом бездорожье, скорее его прогонят по гоночной трассе. Отсюда и различия в цене испытаний.
Для скоростных моделей главный показатель при испытаниях — время, за которое модель проходит гоночный трек в Нюрбургринге длинною от 21 до 24 км. Длина зависит от выбранной конфигурации и сложности трека.
В ходе испытаний на гоночном треке в Нюрбургринге автопроизводитель узнает:
Иногда производители прислушиваются к мнениям, публикуемым по результатам тест-драйов СМИ, например J.D. Power and Associates, а еще к мнению автоэкспертов, к отзывам пользователей. Наблюдают ещё и за тем, как люди модифицируют машины после покупки, какие инновации в моделях устанавливают конкуренты.
Вспомним народный Ё-мобиль. Команда создателей разместила на официальном сайте конструктор, который позволял внести изменения в дизайн машины всем желающим. Инновация, получившая название «Народный автомобиль», нашла широкий отклик среди российской автомобильной общественности. После сбора и обобщения всех предложенных пользователями вариантов дизайна, инженеры Ё-мобиля скорректировали дизайн модели, представив ее на том же сайте. К сожалению, серийному производству машины это не помогло – проект закрылся.
Что происходит с прототипами автомобилей после краш-теста
Компания Ford столкнулась с аналогичным протестом в 2004 году, когда решила «перекрыть кислород» экспериментальной программе «Электромобиль Think», которые уже были отданы в аренду заинтересованным клиентам. Компания оказалась, будто в кошмарном сне после утечки информации о том, что все опытные образцы автомобилей будут уничтожены после трехлетнего тестирования. В конце фирма сдалась и отправила автомобили обратно в Норвегию, где машины поставили на линию. Решение было принято из-за того, что дело получило высокий общественный и политический резонанс. Но факт остается фактом. Все прототипы автомобилей после испытаний отправляются на свалку.
Как проводят краш-тесты автомобилей
В современном мире при разработке автомобиля не обойтись без компьютерного моделирования, но никакой компьютер не в силах обнаружить потенциальные недостатки в безопасности машины. Выявить все слабые места модели можно лишь в «боевых» условиях, поэтому крупнейшие автогиганты ежегодно разбивают несколько сотен машин, чтобы убедиться в их надежности. Все известные автобрэнды имеют полигоны для всестороннего испытания своих изделий на прочность, есть и независимые лаборатории.
Сегодня мы на примере аккредитованного немецкого краш-центра ADAC разберемся, как проходят краш-тесты автомобилей.
Для того, чтобы узнать как проходит этот процесс. посетим краш-центр ADAC в баварском городе Ландсберг. Центр аккредитован и соответствует требованиям Euro NCAP — европейского комитета по проведению независимых краш-тестов авто с оценкой активной безопасности и пассивной безопасности.
На сегодняшний день все автомобили испытываются по одному из двух сценариев аварий — европейскому Euro NCAP и американскому NHTSA. Как можно догадаться, сегодня займемся первым сценарием.
Лобовая встреча машины с препятствием лидирует по количеству пострадавших. К сожалению, даже строгие тесты по обоим версиям (NHTSA и EuroNCAP) во многом являются искусственными и часто не дают объективной оценки безопасности. В частности, авто тестируют только на определенной скорости, и тесты не дают ответа, какой будет деформация при более высоких или более низких скоростях.
Также подобные тесты не рассматривают ситуации столкновения легковой машины с крупногабаритным транспортным средством: автобусом, тягачом, грузовиком.
Сформировать полную картину надежности той или иной модели можно лишь с помощью многочисленных фронтальных и боковых столкновений. К примеру, прежде чем поступить в продажу, автомобиль Мерседес должен обязательно пройти целых 28 тестов на безопасность.
Первые тесты на безопасность выглядели весьма однообразно: две машины одной модели имитировали фронтальное столкновение на скорости 55км/ч с перекрытием в 50%. Сегодня испытатели все чаще сталкивают между собой машины разных классов, так, к примеру, «Volvo» проводила имитацию столкновения между легковым S40 и джипом XC90.
Нередко в программу тестов на безопасность входит столкновение легковой машины с грузовым транспортным средством на скорости 56 км/ч с перекрытием в 50%. В большинстве случаев легковушка оказывается под корпусом многотонной машины, сводя шансы пассажиров выжить к нулю. Подобные тесты позволили спасти немало жизней, благодаря разработке и внедрению так называемой противоподкатной конструкции FUPS для грузовиков.
Но лобовое столкновение не позволяет выявить все конструктивные недоработки испытуемой модели, многие из них можно обнаружить лишь при боковом ударе.
По данным статистики только в 2% аварий машины переворачиваются, однако, почти в половине случаев переворот становится причиной гибели пассажиров. Больше всего подвержены переворотам кабриолеты и большие внедорожники с высоко расположенным центром тяжести.
Интересно, что краш-тесты не всегда проводят на высоких скоростях. Например, безопасность бензобака проверяют следующим образом: тележку с грузом ударяют о задний бампер машины перекрытием 40% при 15-40 км/ч.
Особые тесты проводят с жизненно важными элементами конструкции — сиденьями и ремнями безопасности. Для этого существует специальный стенд с манекеном, который разгоняют до нужно скорости, а затем резко тормозят.
После проверяют безопасность машины сбоку: авто атакует тележка массой в 950 кг. Затем испытуемого сталкивают с железным столбом 254 мм в диаметре при 29 км/ч.
Четвертый пункт теста — испытание безопасности машины для пешеходов: манекен сбивают на скорости в 40км/ч.
Сегодня мы проследим за лидером по количеству пострадавших — фронтальным ударом. Тест Euro NCAP проводится на скорости 64 км/ч с перекрытием 40%. Поехали!
Мы смотрим столкновение на скорости 64 км/час. Манекены пристегнуты, работают подушки безопасности.
А что происходит при столкновении на более высокой скорости, когда водители игнорируют ремни безопасности?
Французские эксперты давно сняли сверхбыстрой камерой процесс столкновения автомобиля на скорости 80 км/час с неподвижным препятствием. В салоне находились манекены с датчиками, фиксирующими степень травматичности, которая была бы у живых людей. Манекены не пристегнуты, подушки безопасности отключены. Результаты шокируют:
1. Через 0,026 секунды: бампер машины после удара вдавливается. Сила, превышающая массу автомобиля в 30 раз, затормаживает его движение приблизительно на линии передних сидений. Однако пассажиры и водитель, если они проигнорировали пристегнуться ремнями безопасности, продолжают по инерции движение в салоне с той же скоростью — 80 км/час.
2. Через 0,039 секунды: водитель с сиденьем перемещается вперёд на 15 см.
3. Через 0,044 секунды: водитель упирается грудной клеткой в рулевое колесо и ломает его.
4. Через 0,05 секунды: деформация автомобиля замедляется, он резко останавливается. При этом сила инерции продолжает действовать на объекты внутри машины. Сила перегрузок, воздействующих на пассажиров и водителя, в 80 раз превышает их собственный вес.
5. Через 0,068 секунды: водитель с усилием в 9 тонн врезается в приборный щиток.
6. Через 0,092 секунды: водитель и сидящий спереди пассажир синхронно головами врезаются в переднее ветровое стекло, получая смертельные травмы.
7. Через 0,1 секунды: повисший на руле водитель откидывается назад — в это время он уже мёртв.
8. Через 0,11 секунды: транспортное средство начинает откатываться назад.
10. Через 0,15 секунды: сила инерции исчерпана. Машина окончательно останавливается. Лишь обломки пластика и металла вместе со стеклянными осколками разлетаются в стороны. Облако пыли окутывает место столкновения. В салоне неподвижно лежат тела.
Испытания не ограничиваются вышеперечисленным списком тестов, некоторые из которых могут иметь очень маленький процент в отношении общего числа аварийных ситуаций (к примеру, авария автомобиля с прицепом). Однако можно констатировать одно: все известные марки авто уделяют безопасности своей продукции первостепенное значение, с каждым годом безопасность машин повышается.
Важно: мнение редакции может отличаться от авторского. Редакция сайта не несет ответственности за содержание блогов, но стремится публиковать различные точки зрения. Детальнее о редакционной политике OBOZREVATEL поссылке.
Краш-тесты автомобилей: от свиней до рентгеновской диагностики
На заре зарождения автопроизводства никто не задумывался о безопасности этого вида транспорта: люди просто были ошеломлены самим фактом существования скоростного самоходного транспорта. И даже если несколько человек погибали в ДТП, никто особо не придавал этому значение. Первый зафиксированный случай гибели пешехода в Нью-Йорке датируется 1899 г. К 1930 г. это число возросло до 15 человек на 100 миллионов пройденных миль. Именно тогда автопроизводители начинают задумываться о проверке безопасности автомобилей.
Для того чтобы изучить поведение человеческого тела при столкновении, компания General Motors проводит первый, официально зарегистрированный краш-тест в истории.
Испытание проходило на специальной площадке с искусственным перекрытием. После него компания выявила ряд недостатков в конструкции серийных автомобилей и существенно ее доработала.
На первых порах краш-тесты делались на улице, автомобили сбрасывали с обрыва, ударяли об стены, а за рулем часто находились живые люди. В 1930 г. знания в области биомеханики человека еще не были на достаточном уровне, поэтому применяемые в первое время пластиковые манекены были признаны неэффективными для сбора данных. Поэтому в краш-тестах стали использовать человеческие трупы. На водительское и пассажирское сидение автомобилей GM и других производителей сажали трупы людей белой расы, умерших ненасильственной смертью. Подобный радикальный шаг сразу же принес свои плоды. Согласно статистике один труп мог спасти около 8 тысяч человеческих жизней. Тела умерших людей были удобны в плане дальнейшего обследования на всевозможные рваные раны, переломы костей и так далее.
К 1950 г. количество выпускаемых автомобилей начало расти в геометрической прогрессии, а количество смертей в результате ДТП исчислялось тысячами. Многие автомобильные компании решили, что использование человеческих трупов не самый эффективный метод, и дело даже не в моральном или нравственном аспекте. Как было сказано раньше, в тестах использовались тела людей, умерших ненасильственной смертью, а это чаще всего были пожилые люди. Такие испытания, например, не могли продемонстрировать последствия аварий на детях или людях разной комплекции.
Тогда в качестве подопытных стали использовать свиней, так как структура их тела больше всего похоже на человеческую. Именно свиньи внесли наибольший вклад в развитие пассивной безопасности автомобиля и дальнейшему созданию деформирующихся элементов корпуса, складывающегося рулевого колеса, ремней безопасности и пр. Также известно, что в краш-тестах использовались и другие животные, такие как шимпанзе, собаки и даже медведи. Перед испытанием животных вводили в общий наркоз, а в случае сильных увечий незамедлительно усыпляли.
Если даже факт использования человеческих трупов, вызывал сильное негодование со стороны религиозных организаций, то использование животных, которые в большинстве случаев погибали, и вовсе принес краш-тестам множество противников. Главным критиком стало общество защиты животных ASPCA. Стало очевидно, что надо искать другие пути реализации испытаний. Поэтому инженеры решили вернуться к истокам и продолжить использовать в краш-тестах манекены.
В Европе одними из первых, кто начал официально проводить собственные испытания автомобилей, была шведская Volvo. Уже в конце 1950-х г. компания стала проводить краш-тесты автомобилей для тестирования новых систем безопасности. Такие испытания чаще всего проводились на специальных площадках, тем не менее, до сих пор автомобили продолжали сбрасывать с обрывов и кидать в овраги. Так, классическую модель «240» сбрасывали носом вниз с высоты нескольких десятков метров, а на крыши «850» и «940» опирали железнодорожные вагоны. Впоследствии тестирование с давлением на крышу стало обязательным параметром краш-тестов всех американских автомобилей. Первый советский автомобиль, подвергшийся краш-тесту, стал Москвич-408, выпускавшийся с 1964 по 1975 г.
Значительный прогресс Volvo в развитии технологий безопасности привел к основанию в компании специального подразделения по изучению аварий Accident Research Team в 1970 г. Эксперты этого подразделения выезжали на место аварий и разбирали каждый отдельный случай. В первое время шведы изучили более 40000 случаев ДТП. Помимо причин аварий специалисты также искали технические возможности по уменьшению их воздействия.
После GM и Volvo проводить краш-тесты стали многие автопроизводители. Одной из первых перехватила эстафету японская Subaru. Недавно компания вылила в сеть архивные съемки заводских испытаний, датируемые 1965 г., при которых тестировались зоны деформации при лобовом столкновении.
Также японская компания стала одной из первых, кто начал проводить тесты с целью обеспечения безопасности пассажиров, и создала в будущем первые манекены-пешеходы.
В начале 1970-х г. сразу несколько американских компаний начали разрабатывать новое поколение человекоподобных манекенов, которые максимально точно дублировали анатомические строение людей. Первое поколение манекенов под названием Hybrid абсолютно не подходило для проведения краш-тестов, поэтому в 1972 г. в США было представлено второе поколение манекенов Hybrid II, в котором присутствовал позвоночник, плечевые и коленные суставы. Новое поколение манекенов было одобрено властями США.
Примечательно, что вплоть до начала 1970-х г. ни в одной стране не существовало никаких норм и регламентов проведения краш-тестов. Автопроизводители по-прежнему применяли в испытаниях трупы людей и животных, а затем разбивали их любыми возможными способами. Более того, сотрудники автоконцернов могли запросто выехать на место аварии с целью изучения трупов вместе с медиками и полицией. Все изменилось в 1973 г., когда Национальная ассоциация безопасности дорожного движения США (NHTSA) ввела собственные требования проведения краш-тестов. После этого американские компании вынуждены были перейти на использование Hybrid II, но это вовсе не означает, что автопроизводители перестали применять в испытаниях животных. Известно, что Chevrolet использовала последнюю свинью за рулем машины в 1993 году, а некоторые автопроизводители используют в испытаниях трупы людей до сих пор.
До 1976 г. концерны изучали травмы только взрослых людей, однако в 1976 г. было продемонстрировано сразу же целое семейство манекенов Hybrid III, которые демонстрировали повреждение тел всех комплекций. Всего было семь типов манекенов: самый крупный — ростом 188 см и весом 100 кг и самый маленький, имитирующий трехлетнего ребенка. Подобные манекены были очень дорогостоящими — часто стоимость одного экземпляра со всеми датчиками могла доходить до 100 тысяч долларов и выше.
В целом США более чем на 20 лет опередила европейцев как в технологиях проведения краш-тестов, так и в законодательном урегулировании этого вопроса. И хотя американская специфика проведения испытаний похожа с европейской, она все же имеет некоторые отличия. Несколько лет назад NHTSA опубликовала отчет за десятилетний период о 23 тысячах аварий с переворотом на крышу. В результате был сделан вывод, что увеличение жесткости крыши уменьшает риск смертельных случаев с 57 до 39%. Как следствие, все американские автомобили стали тестироваться на случай переворота. Тестирование проводилось путем сдавливания крыши автомобиля плоской плитой весом в три раза больше, чем масса автомобиля. Порог проседания крыши кузова не должен превышать 12 см. Еще один чисто американский тест пожарной безопасности заключается в ударе бетонной плитой в бампер автомобиля, движущегося на скорости 50 км/ч c топливным баком, заполненным на 93%. Автомобиль в этом случае не должен терять в минуту более чем 30 миллилитров горючего.
В начале 2000-х г. у автопроизводителей получили широкое распространение испытания, проводимые на основе компьютерного моделирования, которые намного дешевле, но все же не такие точные, чем классические краш-тесты. Недавно автоконцерн Daimler совместно с немецким Институтом динамики быстропротекающих процессов общества Фраунгофера разработал технологию, с помощью которой можно получать рентгеновские снимки автомобиля во время проведения краш-теста. Рентгеновские снимки движущегося на большой скорости автомобиля позволили провести подробный анализ всех деформирующихся деталей, который невозможно получить, используя высокоскоростную съемку столкновения.
Недавно NHTSA провел комплексный краш-тест новой Tesla Model X. По результатам проверки Model X стала первым кроссовером, получившим максимальный рейтинг во всех категориях. О других событиях и инновациях автомобильного мира вы также можете ознакомиться в нашем новостном блоге.