Gépészet | Tanulmányok, esszék » Vincze-Pap Sándor - Túlélési határsebesség

3. rész ütközésállóság Túlélési határsebesség A biztonságos autó Az ötvenes évektõl mind az USA-ban, mind Nyugat-Európában óriási iramban növekedett a személyautók használata, és az ún. jóléti társadalmakban a rohamosan bõvülõ fogyasztás megsokszorozta a közúti szállításban részt vevõ teherautók számát is A rohamosan szaporodó közúti jármûvekkel csak a még hatványozottabban növekvõ balesetek tartották a lépést. A reklámpiacot elárasztották a csillogó autók vásárlására csábító hirdetések, miközben lassan már több ember halt meg az utakon, mint a korábban fõ haláloknak tekintett daganatos megbetegedésekben. Európa nyugati felén mintegy 70 000, az USA-ban körülbelül 60 000 volt a balesetekben meghaltak száma éves szinten az ’50-es évek végén. Ha megnézzük az alábbi táblázatot a világháborús és a vietnami amerikai veszteségekrõl, egyrészt érezhetjük, milyen szörnyen nagy a közlekedési

balesetekben meghaltak száma, másrészt elgondolkoztató összehasonlításra nyílik lehetõségünk. A romló baleset-statisztikai mutatók hatására, illetve az adatok széles körben ismertté válása után az amerikaiak a ’60-as évek közepe táján döbbentek csak rá igazán a gépkocsi veszélyes voltára, a jármûbiztonság elsõrangú fontosságára. Az újságok jó ideig nem közöltek beszámolókat a balesetekrõl, az egyre több vérrel és halállal párosuló jármûközlekedésrõl szóló tudósítások egyszerûen kimaradtak a híradásokból. Mindaddig csak a szabadság legfontosabb és a tömegek számára is elérhetõ fogyasztási cikkének, a modernkor legkifejezõbb tárgyának tekintették az autót. A reklámokban ebben az idõszakban a világos színû gépkocsik és USA-veszteségek halálesetek száma I. világháború 53 402 bennük vidám, az életet sikeresen élõ emberek uralták a képeket. A köztudatba a fantasztikusan villogó

neoncsodák és a színes magazinok a különbözõ kényelmi funkciójú „mütyürökkel” felszerelt autókat, mint az önmegvalósítás legfontosabb eszközét vezették be. A tömegeket vásárlóerejük növekedésével rohamos és megállíthatatlanul emelkedõ autóvásárlásokba korbácsolták a reklámok. Az autó, mint veszélyes és halálos fenyegetés nem létezett. A GM elnöke ekkortájt még úgy nyilatkozott a balesetekrõl, hogy nem az autókkal van a baj, hanem az emberekkel, hiszen õk okozzák a baleseteket, azokat kellene megjavítani, nem a jármûveket. (A közlekedési morál, illetve általában az emberek erkölcsének megjavítása mint tudjuk, nemcsak a demokratikus, de az „emberarcú” diktatórikus rendszereknek sem sikerült soha. A lezüllesztése, ami persze sokkal gyorsabb és könnyebb, annál eredményesebben sikerült.) A közlekedésbiztonsággal foglalkozó amerikai szakemberek figyelmeztetése szerencsére eljutott egészen a legfelsõbb

politikai szintig, és ennek hatására lényegi változások indultak meg a ’60-as évek végén. A balesetbiztonság növelésének alapjául szolgáló találmányok ekkorra már léteztek, a jármûipari szakemberek már a ’40-es évektõl megszállottan dolgoztak a gépkocsi biztonságossá tételén. Fejlett technikájú ütközési tesztekre alkalmas vizsgálóhelyeket, az embert jól helyettesítõ bábukat és az ún. humán biomechanikai értékeket megfelelõ pontossággal regisztráló jeladókat, mérõláncokat fejlesztettek ki. A kétpontos biztonsági övet 1945-ben kezdték alkalmazni a repülõgépiparban, a légzsákot pedig 1952-ben szabadalmazták, sõt ezt megelõzõen II. világháború 291 557 Vietnami háború 47 382 1951-ben az apja révén magyar származású Barényi Béla a Mercedes gyár mérnökeként bejelentette a passzív biztonsági fejlesztések alapvetésének tekinthetõ találmányát, a mellsõ és hátsó gyûrõdõ zónákra vonatkozó

felfedezését. A Mercedes volt az elsõ autógyár, amely ezt a koncepciót kísérleti jármûvel is igazolta. A Barényi Béla által 1951-ben szabadalmaztatott mellsõ és hátsó elméleti energiaelnyelõ gyûrõdési zóna (felsõ kép) gyakorlati megvalósítása egy Mercedes autó esetében (alsó kép). A balesetek elemzése során nyilvánvalóvá vált, hogy a súlyos vagy halálos balesetek több mint felében jelentõs utaskabin-deformációk történtek, ezért kézenfekvõ megoldásként kínálkozott az az elképzelés, hogy részben az autó gyûrõdési zónáját kell áttervezni, részben azt meghosszabbítva, egy kiterjesztett lökhárítórendszerrel kell csökkenteni az utascellára ható erõket és lassulásokat. A kiterjesztett lökhárító azt jelenti, hogy a jármûtestbõl elõrenyúlva az ütközési energia jelentõs részének elnyelésére képes. Az ember biomechanikai viselkedésének, terhelhetõségének kutatása és az ehhez kapcsolható

ütközési próbabábuk megalkotása már a II. világháború 1980–85. évi autóbalesetek éves átlaga 47 793 2.1 táblázat: USA – halálesetek összehasonlító statisztikája 12 autótechnika 2003/1 ütközésállóság autótechnika 2003/1 tonság fokozott elõtérbe kerülésének pozitív hatását mutatja a halálozási ráta 1966-tól csökkenõ trendje. Halálesetek száma db óta rohamléptékben folyt. A jármûvek ütközése során az embert érõ terhelések csökkentése, a „túlélés” lehetõvé tétele kiemelt témává vált. Tervezett energiaelnyelésre képes hidraulikus lökhárítórendszert elõször a Minnesotai Egyetem (USA) tanára James Ryen alkotott 1957-ben, amely 32 km/h jármûsebesség elérésekor 430 mm távolságra nyúlt ki az alaphelyzethez képest. 50 km/h sebességgel lehetett vele falnak ütközni az autó minimális sérülésének veszélyével, a teljes ütközési energiát gyakorlatilag a lökhárítórendszer

energiaelnyelése emésztette fel. Az ütközési erõt (és vele a jármû lassulását) adott szint alatt lehetett ezzel a megoldással tartani és meg lehetett óvni az utasteret a deformációtól. A konstrukció persze nehézkes volt, teljes szerkezete több mint negyed tonnát nyomott. A szabadalom részben már a Ford erõfeszítésének a következménye, hiszen elõször ez az autógyár fogalmazta meg a biztonsági autó koncepcióját és gyártotta le az elsõ ilyen autót még 1956-ban. Ez az autó összenyomható kormányoszlopot, ütközésmentes belsõ visszapillantót, biztonsági, dupla ajtózárat, mellsõ, hátsó biztonsági öveket, erõsebb övbekötési pontokat, párnázott napellenzõt és mûszerfalat tartalmazott, de még nem volt illesztett gyûrõdõ orrésze vagy energiaelnyelõ lökhárítója. 1959-ben Edward Speno New York-i szenátor volt az elsõ, aki a kétpontos biztonsági öv kötelezõvé tételét sürgette és saját állama 1964-ben el is

fogadta ezt. Õ volt az, aki törvényt fogadtatott el és támogatási alapot hozott létre a New York Biztonsági Autó megtervezésére. Az 1968-ra elkészült koncepció már tartalmazott légzsákot és kinyúló hidraulikus lökhárítót is. Az 1966-ban megalakult NHTSA (National Highway Safety Administration) vezetésével, amely intézmény nemcsak az USA, hanem az egész világ elsõ jármûbiztonsággal foglalkozó szervezetének is tekinthetõ, felgyorsultak az események. Új aktív és passzív jármûbiztonsági rendszerek, új szabványok kidolgozását tûzte ki az USA kormánya által 1968-ban elindított Kísérleti biztonsági jármû (Experimental Safety Vehicle, rövidítve: ESV) program. A jármûbiz- 6 Halálozási ráta az USA-ban (1960–1993) (haláleset/100 millió mérföld) 5 4 3 2 1 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 A közlekedési halálesetek számának csökkenõ trendje az USA-ban. (Megjegyezzük, hogy a folytatódó jármûbiztonsági

programnak hála, a ’90-es évek végére az USA útjain 40 ezer alá csökkent a halálesetek száma, a dinamikusan növekvõ jármûállomány ellenére. Az EU országaiban jelenleg éves szinten mintegy 42 ezer emberéletet követelnek a közúti balesetek.) ban, mikor a ’70-es években a közúti megengedett sebességmaximumokat lényegesen csökkentették és azóta is az európai szint alatt tartják. Az európaihoz képest jobb baleseti és sérülési viszonyszámokban ennek kedvezõ eredménye is megmutatkozik. A biztonságnak mint alapcélnak az elõtérbe kerülésével furcsa mód megváltozott a reklámok jellege is, a világos színû autókat kezdték felváltani a sötétebb tónusú, a masszív biztonságot sugalmazó hirdetések. Érdekességként az is megjegyezhetõ, hogy leginkább sötétített üveggel, komor háttérrel, elvétve vezetõvel, de a kezdetektõl eltérõen, sohasem utassal fényképezett reklámoldalakat láthattak az újságolvasók. És ez a

tendencia egészen a múlt évtized végéig megfigyelhetõ volt. Az utóbbi években az utasoldali légzsákok Borgward Hansa/1949–52 A relatív sebesség változásának a baleseti kockázatra gyakorolt hatása exponenciális függvénnyel írható le. A jármûvek aktív és passzív biztonságának fejlõdése csökkenti a baleseti kockázati tényezõt, ugyanakkor egyéb faktorok ez ellen hatnak. Az átlagosnál nagyobb sebesség balesetnövelõ hatása – ha például a közelmúlt megengedett sebességhatárának növelésére gondolunk –, fontossága alatt van számításba véve, hiszen a kutatási eredmények szerint az átlagos sebesség 25%-os növelése a baleseti kockázatot hatszorosára növeli. Ezt a tényezõt is figyelembe vették az USA- Chevrolet Corvette V-8/1968 Alfa Romeo 155/1992 A biztonságot megtestesítõ autók reklámozása az idõk és az igények függvényében változott. 13 ütközésállóság és az integrált biztonsági

gyerekülések megjelenésének és fontosságának hatására némi módosulást azért tapasztalunk. (Három, idõben egymás után következõ példát mutatnak a következõ ábra reklámképei.) ESV-célkitûzés: 80 km/h „túlélési határsebesség” Az ESV indulási projektjében a Fairchild és az AMF azt tûzte ki célul, hogy alkossanak meg egy 4000 font (1800 kg) tömegû demonstrációs biztonsági autót, amelynek 80 km/h sebességû frontális és 67 km/h sebességû oldalütközés esetén biztosítani kellett volna a vezetõ és az utasok túlélését. A jármûvekre elképzelt lökhárítórendszernek 17 km/h sebességû ütközésig sérülés nélkül illett volna elnyelni az ütközési energiát, és az utascella lassulását 40 g alatt kívánták tartani. Az AMF olyan mellsõ és hátsó hidraulikus rendszert tervezett, amely 630 mm-t nyúlt ki elõre és az összsúlya 365 kg-ot nyomott. Volt olyan próbálkozás (Cornell Laboratories), amely az utastér

speciális poliuretánpárnázásával 33 km/h ütközési sebességig igyekezett megvédeni a bekötetlen utast és vezetõt. Nagyobb ütközési sebesség esetén mind az elsõ, mind a hátsó üléseknél légzsákok fújódtak fel. A mellsõ szélvédõ és a hátsó oldalsó üvegek lamináltak voltak, míg a mellsõ oldalablakok és a hátsó szélvédõ edzett üvegbõl készült. Utóbbiak azért, hogy a négy légzsák egyidejû „kirobbanásakor” könnyebben kitörjenek, az utastér túlnyomását megakadályozandó. Sajnos a biztonsági autók egyike sem érte el a kitûzött célt, mindegyik legalább 30%kal nehezebbnek bizonyult a kitûzött 1800 kg-nál. A hidraulikus lökhárítókat pedig a súlyuk miatt használhatatlannak ítélték. Késõbb a Ford és a General Motors közös elhatározással nekilátott egy szintén 1800 kg-os biztonsági autó kifejlesztésének. A GM koncepciójában az utastér jelentõs párnázásával 50 km/h sebességû ütközésig

akarták megoldani a bekötetlen utasok védelmét és afölött 80 km/h sebességig a légzsákok biztosítottak volna sérülésmentes túlélést. Itt 35 mm 14 kinyúlású hidraulikus hengereknek a beépítésével biztosították 18 km/h sebességig a „sérülésmentes lökhárító” követelményét. A jármû energiaelnyelõ szerkezeti felépítése szolgáltatta 80 km/h sebességig a kisebb mint 40 g lassulás értéket az utaskabinra vonatkoztatva. A kísérleti autó elsõ tesztjénél a mellsõ utas légzsákja nem fújódott fel és a vezetõ térdzónájának energiaelnyelõ szerkezete is csõdöt mondott. A második kísérletnél az ajtózáró mechanizmusok mûködtek rosszul és a bábukban mért jelek mutattak „halálos” sérülést. Ezenkívül a mûszerfal és a kormányszerkezet hátramozdulását nem tudták kézben tartani, miközben a tetõlemez is ráomlott a bábuk fejére. Az üvegek itt már mindenütt lamináltak és fixen beépítettek voltak, az

utasok kiesését megakadályozandó. A GM folytatta a kísérleteket, de jelentésében a kormányhivatalnak azt írta: „nem vagyunk abban a helyzetben, hogy megítéljük a jelenlegi specifikációk piacképes autóban történõ megjelenítésének hatását”. Az 1972-ig folytatott kísérletek tanulsága a végsõ zárójelentés szerint az volt, hogy legfontosabb az embert helyettesítõ bábukat érõ erõhatások adott szint alatt tartása. A gyár összesen 12 kísérleti jármûvet épített. Összességében a GM által kialakított filozófia abban foglalható össze, hogy sem a külsõ, sem a belsõ szerkezeti elemek szilárdsága nem lehet nagyobb egy adott értéknél, amely a próbabábuknál fellépõ erõk elfogadható szintjénél nagyobb erõhatást eredményez. De mi az elfogadható szint? Végsõ kivitelben a 2300 kg tömegû autó lökhárítója 8 km/h sebességû ütközésig volt „sérülésmentesre” tervezve, 63 mm hidraulikus henger kinyúlással, mind az

orr- és mind a hátsó rész pedig deformációs energiaelnyelésre kialakítva. A belsõ panelek, párnázások 33 km/h frontális és oldalütközésre adtak megfelelõ védelmet a bennülõknek. 33 km/h sebességû ütközés felett léptek mûködésbe a légzsákok. (Az ESVprogram egyik jelentõs hatásaként a lökhárítókra elfogadott elõírás szerint 1973-tól mindegyik amerikai személyautót 8 km/h ütközési sebességig sérülésmentes ütközést megvalósító lökhárítóval kell felszerelni.) A 80 km/h sebességû frontális és oldalütközés kivédését lehetetlennek találta a GM. A célkitûzéstõl a tömeghatár esetében is elmaradt, hiszen 500 kg-mal nehezebb biztonsági autót sikerült csak megalkotni. A Ford nem új kísérleti jármû fejlesztésével indult, hanem egy szériaautót (Mercury) próbált biztonságosabbá tenni. Úgy tervezték, hogy a maximum 2400 kg végsõ tömegû autó teljesíteni fogja a megcélzott 80 km/h ütközési

biztonságot. 17 km/h ütközési sebességig sérülésmentes lökhárítót fejlesztettek ki, 180 mm löketû hidraulikus hengerekkel, ill. afölött légzsákokkal Az elsõ 70 km/h sebességû ütközéses kísérleteknél minden elem mûködött, mégsem teljesültek a bábuk sérülési kritériumára megállapított értékek. A Ford ezek után a GM-hez hasonlóan túl költségesnek és tömeggyártásra alkalmatlannak ítélte a célkitûzésben szereplõ biztonsági autót. Ennek ellenére folytatta a kísérleteket és 1972 decemberében elkészült a második változat, amely 2574 kg (!) tömegû volt. Ez a jármû hajszálnyi eltéréssel teljesítette a bábukra elõírt értékeket 80 km/h sebességû merev falnak ütköztetésnél is. (A Mercury volt az elsõ sorozatban is gyártott autó, amelybe 1972-tõl már szereltek légzsákot.) Szabványosított túlélési határsebesség: 50 km/h 1970-ben az európai és japán autógyárak is meghívást kaptak a programba. A

merev falnak ütközésen kívül a japánok a gyalogos elütésekkel is elkezdtek foglalkozni. Az ekkor elkezdõdött ESV-konferenciák egyre szélesítették a vizsgálati témaköröket A légszennyezés, a közlekedésszabályozás, az energiafelhasználás és nem utolsósorban az agresszivitás, jármûkompatibilitás is már ekkortájt került napirendre. Érdekességképpen megjegyezzük, hogy a rengeteg európai (Volkswagen, Opel, Mercedes, Peugeot, Citroën, Fiat, Volvo, az angol MGB, Morris és Triumph) és japán (Toyota, Nissan, Honda) gyártók közül csak a Mercedes és a Toyota próbálkozott hidraulikus kinyúlással rendelkezõ lökhárítóval, amelyek 25 km/h sebességig biztosítottak sérülésmentességet. autótechnika 2003/1 ütközésállóság A Mercedes gyár ESF 05 és ESF 13 jelû kísérleti autói 1972-bõl, amelyek hidraulikus, a kocsitestbõl elõrenyúló lökhárítórendszerrel voltak ellátva. A Mercedes ESF 05 jelû kísérleti autója

1971-ben, az ESF 13 jelû pedig 1972- autótechnika 2003/1 ben készült, mindkettõ hidraulikus lökhárítóval volt ellátva. A hidraulikus lökhárító késõbb háttérbe szorult, de az egyes nemzeti programok (pl. a brit „kutatási biztonsági jármûprogram”) folytatták a 80 km/h sebességû merev falnak ütközés esetén is túlélést biztosító jármûvek kísérleti fejlesztéseit. Ezek a kutatások már nem a sebességtõl függõen elõrenyúló lökhárítókat erõltették, hanem a szabályozott energiaelnyelõ orrész kialakításával próbálták megoldani a feladatot. Az angolok megállapítása szerint ezzel a megoldással akár 1350 kg tömegû autó esetén is sikeresen teljesíthetõ a célkitûzés. Ugyanakkor a cél elérését túlságosan költségesnek és a megvalósuló jármûvet gazdaságtalannak ítélõ amerikai autógyárak, karöltve a kormánnyal, megalkották az FMVSS 208 számot viselõ elõírást, amely az autóktól 30 mph (48 km/h)

sebességû ütközésállóságot követelt meg. Ez talán önmagában nem is lenne baj, az elszomorító ebben a történetben, hogy az elõírás által megkövetelt ütközésbiztonság vizsgálati sebessége az ezt követõ 30 évben sem emelkedett. Szerencsére a vásárlók tájékoztatására megindult, autógyáraktól független és nem kötelezõ NCAP (Új autó kiértékelési programok) azért sikeresen emelte ezeket a határértékeket elõbb 56, ill. a jelenlegi 64 km/h sebességértékekre. Mindenesetre a kötelezõ elõírások nem változtak. Jogosan felvethetõ az a kérdés, hogy mennyi emberéletet lehetett volna az elmúlt év(tized)ekben megmenteni, ha az 50 km/h „túlélési” határértéket folyamatosan emelték volna 70, 80 vagy akár 100 km/h mértékûre. Jelenleg az 50 km/h sebességnél nagyobb sebességgel merev akadálynak ütközõ autókban ülõk életét semmilyen szabvány nem védi(!) Vincze-Pap Sándor 15