Cu toții am intrat cel puțin o dată în viață într-un parc de distracții. Nu știu despre voi, dar eu am fost întotdeauna încântat de acele mașinuțe electrice pe care le puteai lovi. Pentru ca acest joc să fie relativ sigur, la baza mașinuțelor exista o pernă din cauciuc. Altfel spus, o zonă tampon, deformabilă, care să preia o parte din forțe în momentul impactului.
S-a întamplat de multe ori să trec pe lângă un accident rutier și să văd diverși martori, puternic afectați de modul în care arata vehiculul implicat în eveniment. Doar că o mașină care arată rău după un accident nu este întotdeauna un lucru negativ. Pentru că acele elemente pe care tocmai le-ai văzut împăștiate pe stradă au funcționat asemeni burdufului din cauciuc al mașinuțelor „bușitoare”. Au preluat și au disipat energia cinetică rezultată în urma accidentului.
Iar ăsta e un lucru bun.
Despre testele de siguranță efectuate de EuroNCAP ți-am vorbit într-un material anterior. Acolo găsești care e treaba cu cele 5 stele de siguranță către care aspiră majoritatea producătorilor, dar și testele prin care trec mașinile ajunse în mâinile specialiștilor organizației belgiene.
De data aceasta îți voi povesti despre zonele de deformare controlată (crumple zones), adică acele componente ale mașinii care, în cazul unui impact, sunt special proiectate să-ți salveze viața.
Tata Béla
Béla Barényi a fost un inginer și inventator a cărui carieră în industria auto a fost strâns legată de Daimler-Benz. Numele său apare pe circa 2.500 de patente, iar unul dintre ele are o strânsă legătură cu ce știm noi astăzi sub denumirea de zone de deformare controlată.
Pe unul dintre patentele emise în 1951, Barényi explica cum mașinile pot fi gândite pentru ca părțile frontală și posterioară ale mașinii să fie construite în așa fel încât să se deformeze și să absoarbă energia cinetică în cazul unui impact. Conceptul descris în patentul din 1951 a fost pus în practică 7 ani mai târziu, pe modelul Mercedes-Benz W111. O altă mare invenție a lui Barényi, pusă în practică tot atunci, a fost coloana de direcție articulată care în cazul unui accident se îndoaie pentru a nu penetra spațiul din jurul șoferului.
Cadrele din față și din spate ale mașinii fuseseră proiectate în așa fel încât să se îndoaie conform planului și să absoarbă energia rezultată în urma unui impact, pasagerii fiind ulterior protejați de o “cușcă” rigidă.
Mecanismul e relativ ușor de explicat: gândește-te că încerci să-i tragi un pumn unui perete, cu toată forța, prin burduful extins al unui acordeon. În mod sigur pumnul tău va rămâne întreg în urma acestui experiment, pentru că burduful se va strânge, va deveni o zonă de protecție între tine și zid și-ți va salva brațul. Nu sunt la fel de sigur că imaginea ta nu va avea de suferit în fața celor care vor vedea că faci asta, dar aici e altă discuție.
Dacă în locul acestui burduf de acordeon vei așeza ceva rigid între pumn și perete – un cub din oțel, de exemplu, atât pumnul, cât și imaginea ta se vor face terci.
În anul în care Béla Barényi aducea în producție conceptul zonelor de deformare controlată, Nils Bohlin (Volvo) patenta centura de siguranță în 3 puncte. Europa asista astfel la debutul a două idei care au salvat milioane de vieți și care sunt nucleul siguranței auto și în ziua de azi.
Barényi a salvat atât de multe vieți cu aceste două idei în ultimii 60 de ani, încât cei de la Mercedes-Benz îl consideră o instituție în sine: „Nimeni în istoria lumii nu a oferit atât de multe siguranței auto”, scria marca germană în anunțul decesului său, care a avut loc în 30 mai 1997.
Dinamica în caz de accident
Designul și elementele din care sunt fabricate zonele de deformare controlată țin de fiecare constructor în parte. Inginerii aleg atât materialele, cât și modul în care aceste elemente vor fi proiectate. Desigur, designul lor ține și de dimensiunea și masa totală a mașinii, iar proiectanții trebuie să găsească întotdeauna echilibrul perfect în materie de rezistență.
Într-un accident apar o serie de forțe care variază în funcție de mai mulți factori: de la viteza de deplasare a vehiculului în cauză până la starea fizică a obiectului lovit. În urma impactului, mașina decelerează, iar zonele de deformare controlată trebuie să asigure două lucruri: să reducă forța inițială din momentul impactului și să redistribuie energia preluată până ca aceasta să ajungă la ocupanții vehiculului.
Cel mai simplu mod prin care poți face acest lucru este să încetinești decelerarea. Ca să ai în minte o situație asemănătoare, pe care probabil ai experimentat-o, o să te rog să te gândești la modul în care corpul tău a reacționat atunci când ai făcut o frânare de urgență și atunci când pur și simplu ai oprit mașina ușor înaintea unui semafor.
Forța este dată de o ecuație simplă: masa ori accelerația (în cazul unui impact am numit-o decelerare). Prin încetinirea decelerării, chiar și cu câteva zecimi de secundă, forța implicată scade. Iar zonele de deformare controlată îndeplinesc acest rol.
Ele formează o zonă-tampon în jurul structurii de rezistență, astfel încât să preia o parte din energia rezultată în urma impactului și să încetinească decelerarea.
Zonele de deformare controlată au ca scop și redistribuirea forțelor în caz de impact. Dacă în urma impactului elemente ale mașinii se distrug și se desprind, forța va „împărțită” între aceste elemente. Iar anumite părți componente ale mașinii au fost gândite să reacționeze fix așa (să se distrugă) în cazul unui impact.
Integrat în design
Pe lângă cele două zone deformabile din față și din spate, mașina dispune și de o celulă de siguranță rigidă gândită să protejeze pasagerii. În afara acestei structuri, într-o mașină există și alte elemente rigide greu deformabile sau elemente care trebuie protejate. Unul dintre ele este motorul.
Elementele unui motor nu pot fi realizate din materiale care în cazul unui impact să cedeze pentru a prelua și disipa șocul inițial. Desigur, proiectanții ar putea amplasa motorul cât mai aproape de habitaclu, însă în anumite accidente, propulsorul poate fi împins spre ocupanți, ceea ce ar duce la rănirea gravă a acestora. Tot pe lista elementelor speciale se numără și rezervorul de combustibil sau bateriile (în cazul mașinilor electrice și hibride).
Într-un accident în care mașina este lovită din spate, o parte a structurii protejează rezervorul. În cazul în care impactul este mult prea puternic, structura se deformează în așa fel încât rezervorul să fie ridicat de pe poziția inițială. De asemenea, mașinile pot fi echipate și cu sisteme automate care opresc alimentarea cu carburant în anumite situații.
Cu cât o mașină va fi mai mare, cu atât designerii și proiectanții pot introduce zone deformabile controlat astfel încât pasagerii să fie protejați și mai bine.
Pentru a avea o idee clară în ceea ce privește modul în care o structură deformabilă funcționează, cel mai simplu ar fi să te uiți la accidentele din motorsport. De-a lungul ultimilor ani, producătorii au investit pentru ca mașinile de competiții să fie și mai sigure, motiv pentru care, toate acele elemente pe care le vezi tu zburând spectaculos sunt gândite să preia și să disipe cât mai multă energie generată de un impact.
Altfel spus, data viitoare când vezi un clip pe Youtube în care o mașină din anii ’60 pare întreagă după un accident cu un model modern aparent „distrus”, fii sigur că pasagerii din mașina contemporană au resimțit mult mai puțin din impact. Bine, îi va costa ceva reparația, dar plătești mult mai ușor un deviz de service când ești viu, în definitiv.
Iar dacă vrei să vezi în tihnă modul în care elementele se deformează în timpul accidentelor, poți petrece ore întregi pe canalul EuroNCAP de YouTube.