Od momentu powstania pierwszego samochodu eksperci zastanawiają się, w jaki sposób zwiększyć bezpieczeństwo podróżujących. Ich wizje wpłynęły na pojawienie się takich elementów, jak chociażby pasy czy różnego rodzaju systemy wspierające kierowcę. Jednak jednym z najważniejszych osiągnięć w tej dziedzinie było skonstruowanie nadwozia ze strefą zgniotu. Co oznacza to pojęcie? Wyjaśniamy w niniejszym artykule.
Przykład strefy zgniotu chroniącej kabinę pasażerską.
Strefa zgniotu – historia
Wynalazca Béla Barényi należy do grona osób, które miały ogromny wpływ na rozwój motoryzacji. Jego koncepcje zrewolucjonizowały przede wszystkim sposób patrzenia na bezpieczeństwo użytkowników samochodów. Do jego najważniejszych projektów należą łamana kolumna kierownicy oraz opatentowane w 1951 roku nadwozie z kontrolowanymi strefami zgniotu.
Barényi opracowywał bezpieczne strefy podczas swojej współpracy z przedsiębiorstwem Daimler-Benz (obecnie Mercedes-Benz), a pierwszym autem wykorzystującym tę technologię był Mercedes W180 II. W 1959 roku fabryki niemieckiego producenta zaczął opuszczać model W111, w którym w pełni zrealizowano pomysł inżyniera. Jego koncepcja obejmowała jedynie przód i tył samochodu, bokami natomiast zajęło się Volvo w latach 80.
Strefa kontrolowanego zgniotu – jak działa?
Techniki projektowania i implementacji zmieniały się przez lata, natomiast idea stref zgniotu pozostała niezmienna. Barényi chciał sprawdzić, czy niektóre części pojazdu, w szczególności przód i tył, mogą być zbudowane w taki sposób, by pochłaniać energię kinetyczną, a środkowa część auta działała jak klatka bezpieczeństwa, czyli miejsce, które ma chronić pasażerów.
Jeżeli podczas wypadku karoseria ulegnie maksymalnemu zgnieceniu, a więc przyjmie na siebie większą część siły uderzenia, na klatkę bezpieczeństwa i pasażerów podziała mniejsza energia. Innymi słowy, strefy zgniotu służą do pochłaniania energii, która w innym przypadku rozłożyłaby się po całym pojeździe. Współcześnie są one wbudowane w konstrukcje wszystkich samochodów. Nawet strefa zgniotu Smarta – niewielkiego miejskiego auta, może ocalić Ci życie.
Druga zasada dynamiki Newtona definiuje siłę jako iloczyn masy i przyspieszenia. Z tego wynika, że większa prędkość ma większą siłę. Analogicznie, mniejsze przyspieszenie wyprodukuje mniej siły. Strefa zgniotu nie tylko przyjmuje tę siłę, lecz również aktywnie spowalnia pojazd w celu zmniejszenia sił wywieranych na jego konstrukcję.
Oznacza to, że mamy wpływ na działanie bezpiecznych stref. Oprócz jazdy z zachowaniem rozsądnej prędkości ważna jest szybka reakcja w sytuacji zagrożenia – o ile jest to możliwe. To kolejny powód, dla którego tak istotne jest skupienie się na jeździe. Jeżeli kierowca jest rozproszony i prowadzi w złej pozycji, najbardziej zaawansowany system poprawiający bezpieczeństwo nie uchroni go przed wypadkiem.
W zależności od siły uderzenia, czasami możliwa jest naprawa zachowująca właściwości stref zgniotu.
Stefa zgniotu i jej wpływ na samochód
Strefy zgniotu przyjmują na siebie dużą część szkód powstałych w wyniku kolizji. Nawet pozornie niegroźny wypadek może naruszyć funkcjonowanie tej skomplikowanej konstrukcji, dlatego czasem lepiej jest zainwestować w nowy samochód, niż doznać rozległych uszkodzeń podczas następnego zdarzenia.
Na strefę zgniotu składa się karoseria auta oraz wszystkie części i elementy, które są pod nią ukryte. Cały przód oraz tył samochodu poddają się lub opierają sile uderzenia, dlatego tak ważne jest, aby podczas mocnego zderzenia żadne elementy, w tym np. układ kierowniczy, nie przedostawały się do kabiny, gdzie stanowiłyby zagrożenie dla kierowcy i pasażerów.
Co zrozumiałe, wielu kierowców najbardziej niepokoi się o silnik, znajdujący się najczęściej w przedniej części pojazdu. Jego wytrzymałą konstrukcję niełatwo zgnieść, dzięki czemu działa on jak bardzo odporny element amortyzujący. W większości przypadków felgi i opony również nie ucierpią, ponieważ nie są aktywnym ogniwem strefy zgniotu.
Możliwość naprawy pojazdu po kolizji zależy zarówno od siły uderzenia, jak i budowy danego układu. Duże stalowe lub aluminiowe części, takie jak rama i silnik, są przeznaczone do powstrzymania szkód, podczas gdy inne elementy są zaprojektowane tylko po to, aby chronić kabinę i będzie trzeba je, w miarę możliwości, wymienić. Strefa zgniotu w samochodzie doskonale chroni przed uszkodzeniem, jednak nie gwarantuje w żaden sposób, że auto będzie nadal „na chodzie”. W skrajnych przypadkach może być ono już nie do naprawienia.
Strefy zgniotu w sportach motorowych
Nie trzeba nikomu tłumaczyć, że strefy zgniotu są niezwykle ważne w sportach motorowych, a przemyślana konstrukcja takiego układu przyczyniła się do uratowania życia niejednemu kierowcy. Są one niezbędne z uwagi na to, że wyższe prędkości i duch rywalizacji w wyścigach mogą powodować potężne kolizje o wielkiej sile kinetycznej.
Na przestrzeni całej historii motorsportu wielokrotnie podejmowane były próby zmniejszenia konsekwencji kolizji dzięki odpowiedniemu przygotowaniu toru. Oczywiście nie pomagało to przy zderzeniu dwóch aut, ale wiele tras wyścigowych często eksperymentowało z osłonami piankowymi lub starymi oponami, tworzącymi ściany wokół toru i na zakrętach. Elastyczne materiały mogą ograniczyć skutki uderzenia, przekazując mniej energii na strefę zgniotu. Dlatego, kiedy jest to możliwe, za zakrętami często rozciąga się otwarta przestrzeń, a dopiero później pojawia się ogranicznik. Gdy kierowca wypadnie z trasy, w odróżnieniu od gładkiego asfaltu, ziemia lub trawa zwiększy opory toczenia i spowolni pojazd przed uderzeniem.