Безопасность несущего кузова

Современные автомобили имеют кузов с пространственной структурой, которая позволяет обеспечить разумную безопасность при воздействиях, возникающих в результате столкновений с любого направления. Однако статистика ДТП показывает, что наиболее опасным является лобовое столкновение. Первые официальные правила испытаний автомобилей на безопасность появились около 35 лет назад и были написаны для случаев лобовых столкновений. Сегодня требуется проводить оценку защиты против боковых наездов и ударов сзади. Большинство изготовителей автомобилей проводят собственные испытания на безопасность при переворачивании.

Смятие передней части кузова при ударе

За последние годы выработался общий принцип, который заключается в том, чтобы разработать конструкцию несущего кузова таким образом, чтобы салон автомобиля остался бы максимально неповрежденным, в то время как передняя и задняя части были бы способны прогрессивно деформироваться, поглощая энергию столкновения. Разрушение передней и задней частей поглощает энергию столкновения через пластическую, то есть необратимую деформацию металла. Конструктивно элементы кузова выполняются так, чтобы сминаемые элементы позволяли не только поглощать максимально возможное количество энергии, но и делали это наиболее плавно с целью минимизировать пиковое замедление. Основной метод заключается в обеспечении такой деформации, при которой коробчатые профили каркаса кузова сминаются путем продольного складывания (гармошки).
Расположение и взаимодействие элементов каркаса задают таким образом, чтобы разрушение силовых элементов всегда начиналось в нужном месте, максимально гарантируя, что оно будет точно таким, как рассчитано на стадии проектирования. Для этого коробчатые профили, из которых изготавливают кузов, имеют углубления и выступы в определенных, строго рассчитанных местах, для получения концентрации напряжений.
При расчете характера разрушения, особенно передней части автомобиля, учитываются дополнительные силы инерции и жесткости таких деталей, как двигатель и передние колеса, входящие в контакт с препятствием.
Наиболее опасным и частым видом лобового столкновения является столкновение двух автомобилей с их поперечным смещением. Раньше проводились испытания на безопасность при лобовом ударе автомобиля в барьер, при котором имитировали смещение, направляя автомобиль под углом 30° к барьеру. Сейчас проводят испытания на столкновение при поперечном смещении автомобиля, ударяющегося в край барьера. Такой подход имеет одно неудобство — даже смещение только на 1 см может привести к существенным различиям в полученных результатах, так что необходима большая точность в расположении испытываемого автомобиля и анализа полученных результатов. Сила столкновения приводит к деформации пространственной конструкции барьера со стороны автомобиля по всей его ширине.
В настоящее время утвержден стандарт, в котором указывается, что столкновение с барьером должно происходить с 40%-м смещением автомобиля. Барьер представляет собой разборную металлическую сотовую конструкцию, которая может имитировать способность к разрушению встречного транспортного средства.
Стандарт Euro-NCAP устанавливает, что испытания на столкновение проводятся со скоростью 64 км/ч. Euro-NCAP не является узаконенным стандартом, но он поддержан множеством правительственных и других организаций. Большинство ведущих производителей автомобилей проводит свои испытания и на более высоких скоростях. Энергия удара при столкновении возрастает в квадратичной зависимости от скорости движения, т. е. при столкновении на скорости 80 км/ч кузов должен поглотить на 56% больше энергии, чем при скорости 64 км/ч. Автомобильные кузовы, выпускаемые с начала 1990-х гг., как правило, выдерживают эти испытания.
У кузова легкового автомобиля при лобовом столкновении, часто сильно деформируется область со стороны ног водителя, которая приводит к опасному перемещению педалей. В кузовах последних моделей усиливают эту область, а также разрабатываются конструкции безопасных педалей, которые отламываются и не травмируют ноги водителя. Конструкция дверей автомобиля должна обеспечивать возможность их открывания после лобового столкновения.