اگه تصاویر مربوط به تصادف اتومبیلای قدیمی رو با تصاویر مربوط به تصادف اتومبیلای امروزی مقایسه کنیم، شاید در اول به این نتیجه برسیم که مهندسین صنعت خودرو راهی برعکس در پیش گرفتن، چون شدت صدمات وارده به اتومبیلای قدیمی بسیار کمتر از مدلای روز بود.

در گذشته بدنه ای بسیار محکم که در برابر شکلای جور واجور برخوردها شکل اولیه خود رو حفظ کنه، یکی از اصول اولیه طراحی خودروها به حساب می رفت. این موضوع هر چند از تغییر شکل بدنه جلوگیری می کرد، اما ضربات وارده رو به سرنشینان انتقال داده و در موارد شدید حتی می تونست منتهی به مرگ اونا شه.

در میانه های قرن بیستم و در سال ۱۹۵۳ واسه اولین بار نقاط شکست (crumple zones) در خودروها طراحی شد. مثل بیشتر تکنولوژیای موجود در صنعت خودرو، بازم این مرسدس بنز بود که مسئولیت پیشرفت این تکنولوژی رو رو دوش داشت.

در اون دوران یکی از مهندسین به نام بلا بارنی (Béla Barényi) واسه مدتا روی این تکنولوژی در حال تحقیق بود تا اینکه نتیجه تلاشای ایشون با مدل "Ponton" در سال ۱۹۵۳ به بار نشست.

چهار سال بعد و در ۱۹۶۷، مرسدس مدلی رو به نام Heckflosse یا همون Fintail تولید کرد که اولین خودروی جهان با نقاط شکست و سازه محکم در قسمت کابین بود و از صندوق عقبی تقریبا ۵۰ درصد بزرگ تر از رقبا استفاده میکرد.

مروری بر قوانین فیزیک

واسه توجیه ضرورت طراحی نقاط شکست در خودروها دلایلی علمی هست. قانون اول نیوتن میگه یه جسم متحرک با سرعت و جهتی برابر به حرکت خود ادامه میده، مگه اینکه نیرویی غیر متوازن به اون وارد شه.

اگه خودرویی سرعتی در حدود ۸۰ کیلومتر در ساعت داشته باشه، به معنی اینه که سرنشینان داخل اونم با این سرعت در حال حرکت هستن. اگه این خودرو به شکل یهویی و با برخورد به یه دیوار محکم متوقف شه، بدن سرنشینان بازم تمایل به حفظ حرکت با همون سرعت اولیه ۸۰ کیلومتر در ساعت داره؛ حال اگه بدن سرنشینان یه مرتبه سرعت اولیه خود رو از دست دهد، اجزای داخلی اون هنوز به حرکت خود ادامه میدن که این موضوع می تونه صدمات شدیدی به دنبال داشته باشه.

قانون دیگری هم در فیزیک هست. نیوتن در قانون دوم خود میگه نیرو برابره با حاصلضرب جرم در شتاب؛ از طرف دیگه شتاب برابره با اندازه تغییر سرعت در واحد زمان. با این حساب در شرایطی که در بالا توصیف کردیم، این به معنی آنست که نیروی وارده به خودرو و سرنشینان در صورت افزایش زمان لازم واسه توقف، کم میشه.

وظیفه نقاط شکست چیه؟

نقاط شکست دقیقا برابر با هر دو قانون یاد شده، عمل میکنن.  این قسمتا در جلو و عقب خودرو تعبیه شده و نقشی بسزا در جذب انرژی ضربات به وجود اومده به وسیله برخوردها دارن. این از راه تغییر شکل بدست میاد، چیزی که در روزای اولیه طراحی خودرو مغفول مونده بود.

در حالیکه قسمت جلو و عقب خودرو طوری طراحی می شن که در برابر ضربات تغییر شکل پیدا کنن، قسمت کابین از فولاد بسیار مقاوم ساخته شده و در مقابل تغییر شکل مقاومت فوق العاده خیلی از خود نشون میده.

در تصادفات، خودروهایی که دارای نقاط شکست هستن، زمان توقف کامل خودرو به دلیل جذب ضربه چند میلی ثانیه زیاد شده و در نتیجه از نیروی وارده به سرنشینان کم میشه.

در خودروهای بسیار کوچیک این موضوع چطوره؟

در اتومبیلای کوچیک، فضای چندانی واسه تعبیه نقاط شکست وجود نداره. مثلا خودروهای شهری اسمارت رو در نظر بگیرین، در این نوع از اتومبیلا سازندگان در کدوم قسمتا می تونن نقاط شکست تعبیه کنن؟

واسه این کار مهندسین اسمارت از یه سازه انحصاری به اسم tridion safety cell استفاده می کنن. در این سازه قسمتای خاص طولی و عرضی طراحی شده که در صورت برخورد، نیرو رو در سطحی گسترده تر پخش می کنن.

مثلا مدل اسمارت فورتو (fortwo) از سپرهای فلزی در جلو و عقب استفاده میکرد. این سپرها از راه بازوهای لغزنده مخصوص به شکل طولی به سازه نامبرده وصل هستن. در سرعتای پایین تر از ۲ مایل (۳٫۲ کیلومتر) برخوردها تاثیری در تغییر شکل سازه یا اجزای دیگه ندارن. در سرعتای نزدیک به ۱۰ مایل (۱۶ کیلومتر) بازوهای لغزنده طوری جابجا می شن که از انتقال ضربه به سازه جلوگیری کنن.

در سرعتای بالاتر سازه ابداعی مهندسین اسمارت طوری عمل می کنه که انرژی ضربه در کل بدنه پخش شده و از سرنشینان مراقبت شه.

کانسپت پنینفارینا Nido

در سال ۲۰۰۴ پنینفارینا از کانسپتی به نام Nido رونمایی کرد که در اون راه حلی نوین واسه جایگزینی نقاط شکست معرفی شده بود. این کانسپت سه بخش اصلی داشت که عبارت بودن از: سازه، محفظه داخلی سورتمه مانند و جذب کننده ضربه.

اگه این خودروی مفهومی به صورت شاخ به شاخ با مانعی برخورد می کرد، قسمت اصلی تغییر شکل دهنده در جلوی شاسی که شامل دو بازوی فلزی و فومای پلاستیکی بود، بخشی از انرژی رو جذب می کرد. این اجزا مثل مخروطیای کوتاه طراحی شده بودن تا انرژی رو در سرتاسر دیواره فلزی پخش کنن.

اندازه انرژی باقیمونده هم ار روش حرکت محفظه داخلی سورتمه مانند به سمت جلو و عقب و در نتیجه فشرده شدن ضربه گیرهای موجود بین سازه و محفظه، جذب می شد. به دلیل جذب کم کم انرژی، سرعت سرنشینان هم کم کم کاهش پیدا میکرد که این موضوع از فشار یهویی یا پرت شدن اونا پیشگیری می کرد.

به کار گیری ضربه گیر بین سازه محکم و محفظه سورتمه مانند باعث می شه که در برخوردهای احتمالی محفظه نامبرده شتاب منفی کمتری نسبت به سازه داشته باشه.

جمع بندی

با بهبود پیوسته ایمنی فعال خودروها، نقش نقاط شکست در مراقبت از سرنشینان تا حد خیلی از نگاه انظار عمومی به دور مونده، اما این به معنی اون نیس که اونا اهمیت کمی در ارتقای ایمنی وسایل نقلیه دارن.

درسته که نسبت به دوران اولیه، خودروسازان جور واجور ایده به کار گیری نقاط شکست رو تا حد زیادی گسترش دادن، اما در طرف مقابل موسسات و شرکتای آزمایش کننده ایمنی خودروها مثل IIHS ،NHTSA و یورو انکپ تستای خود رو بسیار سختگیرانه تر و سخت تر از قبل کردن.

مثلا ایمنی عابرین پیاده یکی از فاکتورهاییه که تازگیا بسیار روش زوم شده و قوانینی در این رابطه تصویب شدن. طبق این قوانین کاپوت خودروها باید طول و ارتفاع مشخصی داشته و جلوپنجره هم دارای زاویه معینی باشه.

خودروهای امروزی به دلیل به کار گیری فلزات یا فیبر کربن تقویت شده در بخش کابین، بسیار ایمن تر از قبل شدن. به کار گیری نقاط شکست در جلو و عقب خودرو باعث شده که کمپانیای جور واجور آزادی عمل بیشتری در طراحی و استفاده مواد متفاوت در اجناس خود داشته باشن.

در آخر بد نیس به این موضوع هم اشاره کنیم که در برخورد یه اتومبیل قدیمی و یه اتومبیل مدرن، ممکنه با در نظر گرفتن سرعت اولیه و نوع برخورد، بدنه اتومبیل مدرن تر آسیب بیشتری ببینه. این موضوع به دلیل وجود نقاط شکست در ساختار خودروهای روز به طور کامل قابل توجیه بوده و تعجبی نداره.

شاید تصاویر مربوط به تصادف خودروهای قدیمی داخلی با نمونه های مدرن خارجی رو که در بعضی از خیابونا و جاده های کشور اتفاق افتادن، دیده باشین. در بعضی از این تصادفا، مدلای خارجی متحمل صدمات خیلی بیشتری در قسمت جلو شدن که این موضوع به ساختار پیشرفته تر و تعبیه نقاط شکست در اونا مربوط می شه.

در مقابل همونجوری که در بالا هم گفته شد، قسمت کابین اتومبیلای مدرن از مقاوم ترین مواد ساخته می شن. اینطوری در تصادفای اتفاق افتاده، این دسته از خودروها بخشایی از بدنه یا شاسی خود رو فدا می کنن تا از سرنشینان مراقبت کنن.

با این حساب تغییر شکل و آسیب زیاد بدنه خودروهای امروزی در تصادفات رو باید به حساب ایمنی بهتر و به کار گیری علم روز گذاشت.

معنی پیشرفت؛ مقایسه ایمنی تویوتا کرولای قدیمی با تویوتا کرولای جدید

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *