Niyə sükan dirəyi toqquşmada qəsdən burulur?

Toqquşmada sükan sütunu qəsdən çökir; bir hissənin qəsdən qırılması, sürücünü döş xəsarətlərindən qoruyan ən ağıllı mühəndislik hərəkətlərindən biridir.
Toqquşmada sükan sütunu qəsdən çökir; bir hissənin qəsdən qırılması, sürücünü döş xəsarətlərindən qoruyan ən ağıllı mühəndislik hərəkətlərindən biridir.

Bu Səhifəni Paylaşın

Direksiya sütunu, toqquşma anında nəzərdə tutulan qüvvə həddi aşıldıqda nizamlı şəkildə çökərək zərbə enerjisini udur; beləcə direksiya sükanı sürücüyə tərəf itələnmir və döş yaralanması riski ciddi şəkildə azalır. Qulağa qəribə gəlir, elə deyilmi? Hansısa hissənin qəsdən sındırılması necə təhlükəsizlik ola bilər? İşte bu məqalədə məhz bunu izah edəcəyəm.

Diqqət çəkənlər

  • Çökə bilən direksiya sütunları 1960-cı illərin sonundan bəri ABŞ-da məcburidir.
  • Çökə bilən sütunlar toqquşmada təxminən 15 kN yük udur; bərk sütunlar isə heç bir enerji udmur.
  • Yastık, sütunun çökmə yolunu tamamlamazdan əvvəl şişməlidir.
  • Müasir sütunlar avtomobil sürətinə, sürücünün çəkisinə və kəmərin vəziyyətinə görə iki və ya üç mərhələli çökmə təklif edə bilər.

Bərk Sütun Dövrü: Sürücünü Deşib Keçən Mili

Əvvəlcə pis köhnə günlərə baxaq, çünki əsl hekayə oradan başlayır. Erkən avtomobillərdə direksiya sütunu, direksiya sükanını altdakı direksiya qutusuna bağlayan bütöv, uzun və sərt bir polad mil idi. Nə yay var idi, nə oynaq - düz dəmir. Normal sürüşdə əlbəttə ki, işini gözəl görürdü.

Bəs toqquşma olanda nə baş verirdi? Ön hissə əzildikdə bu sərt mil, gücü kəsmədən avtomobilin içinə doğru itələnirdi. Yəni direksiya sükanı, direksiya milinə bağlı olduğu üçün sürücünün döşünə və döşünə nizə kimi gəlirdi. O qədər ciddi ki, ədəbiyyatda bu vəziyyəti izah etmək üçün "impale" yəni deşib keçmə sözü işlədilir. Şiddətli ön toqquşmalarda ölümcül yaralanmaların ən çox rast gəlinən səbəblərindən biri məhz bu idi. İşte mühəndislər "madam bu mil hərəkət edə bilmir, hərəkət edə bilən edək" dedikdə passiv təhlükəsizlikdə inqilabi bir fikir doğuldu.

Çökmə Mexanizmi Necə İşləyir? Fizika və Dizayn Prinsipləri

İndi isə əsl mövzumuza keçək. Çökə bilən direksiya sütununun əsas məntiqi budur: sütun müəyyən bir qüvvə həddinə çatana qədər dik durur, o həddi aşanda da qəsdən qısaldır. Beləcə toqquşma enerjisi sürücünün bədəninə yox, sütunun deformasiyasına sərf olunur. Fizika dərsindən xatırladığın itələmə-çəkmə balansını düşün: eyni enerjini daha uzun məsafəyə yaysan, zirvə qüvvəsi düşür. Sütun çökərək o məsafəni təmin edir, enerji mexaniki deformasiyaya çevrilir.

Boru içində boru və polad toplar

İlk dizaynlar "boru içində boru" yəni tube-in-tube prinsipi ilə işləyirdi: daxili və xarici gövdə üst-üstə keçmiş iki borudan ibarət idi, toqquşmada daxili olan xaricinin içinə teleskop kimi sürüşərək sütunu qısaldırdı. Geniş yayılmış bir versiyada iki gövdənin arasına polad toplar yerləşdirilir və bu toplar güclü bir təhlükəsizlik qatranı ilə saxlanılır. Qatran müəyyən bir təzyiqə çatanda parçalanır, toplar azad olur və daxili gövdə sürüşməyə başlayır. Qısacası, sütunun müqavimətini bir yapışqanın davamlılığına bağlayıblar - məncə möhtəşəm zərif bir həlldir.

Başqa bir yanaşmada genişləndirilmiş boru tipli kolonlarda "collapse ring" adlanan sürtünmə komponenti, kolon gövdəsi ilə əsas boru arasındakı sürtünmə qüvvəsini müəyyən edir. Halqadakı yüngül mailiyyət və pillə, çökmə irəlilədikcə borunun harada və necə deformasiya olacağını istiqamətləndirir. korpusda bir rels boyunca uzanan, plastik şəkildə sıxılan zolaq enerji udma elementi kimi işləyir.

Həddi kim müəyyən edir: sancaqlar, zolaqlar və pirotexnik sigaratlar

Bəs sütunun nə vaxt çökməli olduğunu ona kim deyir? Cavab: dizayn. Aktivasiya üsulları əsasən üç qrupa ayrılır:

  • Kəsmə sancağı (shear pin): Müəyyən bir qüvvəyə çatanda qopan mexaniki sancaq; qopanda mil azad olur və yuxarı mil, alt milin üzərindən sürüşə bilir.
  • Nəzarət olunan deformasiya: Müəyyən bir təzyiqdə qəsdən deformasiya olan metal hissə; gövdə üzərində bir rels boyunca uzanan, plastik şəkildə sıxılan bir zolaq enerji udma elementi kimi çalışır.
  • Pirotexnik cihaz: Mexanizmi dərhal azad edən kiçik itələyicilər; modern avtomobillərdə geniş yayılıb.

Bir patent prinsipi xüsusilə xoşuma gəldi: çökə bilən borunun qırılma təzyiqi, sükanın qırılma təzyiqindən aşağı layihələndirilməlidir. Niyə? Çünki toqquşmada ilk zəncirin qopacağı yer sütun olarsa, sükan sağlam qalır və enerji tam da istənilən yerdə, sütunda udulur. Zəif halqanı qəsdən haraya qoymağı bilmək - mühəndisliyin gözəlliyi budur.

Uyğunlaşan çökmə: hər toqquşma eyni deyil

Modern sistemlər təkmərhələli belə deyil. Bəzi dizaynlar minimum, orta və maksimum olmaqla iki və ya üç yük mərhələsi təklif edir. Mərhələ seçimini avtomobilin sürəti, sürücünün çəkisi, oturacağın vəziyyəti və kəmərin taxılıb-taxılmadığını ölçən sensor məlumatları həyata keçirir. Kiçik quruluşlu və ya kəmərini taxmış sürücü üçün aşağı yük mərhələsi işə düşərkən, ağır və ya kəmərsiz sürücüdə və ya yüksək sürətli toqquşmada yüksək yük mərhələsi seçilir. Yəni sütun, toqquşmadan toqquşmaya sənin üçün tənzimlənir. Bu, passiv təhlükəsizliyin adbaadə fərdiləşməsi deməkdir.

Dizaynın çətin hissəsi də əslində bu tarazlıqdır: müqavimət az olarsa, normal sürüşdə - döngələrdə çevirdiyin tork yüklərində - sütun öz-özünə çökə bilər. Müqavimət çox olarsa, toqquşmada kifayət qədər enerji udula bilmir və qüvvə yenə sənə qayıdır. Bu iki uç arasında mühəndislər nazik bir ip üstündə yeriyir.

Hava Yastığı və Təhlükəsizlik Kəməri ilə Sinxronizasiya: Komanda Oyunu

Direksiyon kolonu milisaniye milisaniye hesaplanmış bir koreografiyle çöker, çünkü hava yastığıyla uyumsuzluk sizi korumak yerine içine fırlatır.

Sükan sütunu heç vaxt tək işləmir. Toqquşmada saniyənin çox kiçik hissələrində üç qoruyucu adbaadə koreoqrafiya etmiş kimi eyni vaxtda işə düşür. Hava yastığı idarəetmə bloku toqquşmanı algıladyğı kimi təhlükəsizlik kəmərinin ön gərginləşdiricisini işə salaraq səni oturacağa sabitləyir və eyni anda sükan hava yastığını şişirdir.

Vaxt kritikdir: hava yastığı, sütunun çökmə gedişini tamamlamazdan əvvəl şişmiş olmalıdır. Beləcə, sən sükana doğru atılarkən araya tam şişmiş bir yastıq girir və döşsün, çökən bir simidə yox, yumşaq bir səthə çırpılır. Ardıcıllığı tərsinə çevirsən, yastıq səni çökmiş simidə doğru itələyə bilər - tam əks təsir.

Üstəlik bu sinxronizasiya o qədər incədir ki, sütunun mövqeyi və deformasiyası hava yastığının performansına birbaşa təsir göstərə bilir. Şiddətli ön toqquşmalarda həddindən artıq sütun hərəkəti, manekenin başının hava yastığının içindən keçib birbaşa sükan dairəsinə çırpılması ilə əlaqələndirilir; yəni nəzarətsiz və ya həddindən artıq çökmə, yastığın effektivliyini azalda bilir. Çökmənin hər şəraitdə nə qədər çox olsa, bir o qədər yaxşı olması demək deyil - nəzarət olunan çökmə hər şeydir.

Bir də toqquşmanın şiddəti məsələsi var: müasir avtomobil gövdələri təxminən 64 km/s zərbə sürüsünə qədər sərnişin hüceyrəsinin bütövlüyünü qoruyacaq şəkildə layihələndirilir. Daha yüksək sürətlərdə - məsələn, 80 km/s tam üzbəüz sərt divar toqquşmasında - maneken nəticələri sağ qalma şansının çox aşağı olduğunu göstərir. Sütun, gövdənin sərhədləri daxilində öz işini görən bir komponentdir; fizika qanunlarını ləğv edə bilmir, təəssüf ki.

Tarixçəsi: 1967 Chevrolet-dən Bu Günə

Bu fikrin muzeyə düşmüş bir tarixi var. 1967 model Chevrolet-lərdə enerji udan sükan sütununu görürük; o dövrdə qayçı, pistion və yay kimi fərqli dizaynlar təklif edilmişdi. Chevy II-də istifadə edilən "mesh" yəni hörük/ring quruluşu zərbəni yavaşladaraq enerjini udurdu. Qısa müddət sonra, 1960-cı illərin sonunda çökə bilən sükan sütunları ABŞ-da məcburi hala gəldi - passiv təhlükəsizlik tarixində dönüş nöqtəsi sayılan bir addım.

Təsiri də konkretdir: məlumatlara görə bütün avtomobillərdə çökə bilən sükan sütununun olması, ildə təxminən 1.300 ölüm və 23.000 yaralanmanı qarşısını ala bilərdi. Rəqəmin böyüklüyü, ilk baxışdan əhəmiyyətsiz görünən bir oxun nə qədər həyat qurtara bildiyini göstərir, məncə.

Bu gün də vəziyyət eynidirmi? Bəli və daha da inkişaf etdi: müasir sütunlar hələ də çökmə və enerji udma qabiliyyətini qoruyur, üstəlik adaptasiya olunan mərhələlər və sensor inteqrasiyası əlavə edildi. İlk dizaynlardakı mexaniki sadəlik, pirotexniki və elektron nəzarətli sistemlərə çevrildi; əsas prinsip - hədd aşılansa nəzarətlə çök - isə heç dəyişmədi.

Toqquşmadan Sonra: Çökən Sütun Təmir Edilə Bilərmi?

İndi sənə sual edək: qəzadan sonra sükan hələ də sərt və düzgün görünürsə, hər şey qaydasındadırmı? Təəssüf ki, xeyr. Sütun toqquşmada çökmüşsə, enerji udma mexanizmi tək istifadəlikdir - bir dəfə işə düşmüşsə, bir daha eyni qorumanı təmin edə bilməz. Bu səbəbdən toqquşmadan sonra sütunun yoxlanılması və ölçülməsi bir çox istehsalçı tərəfindən tövsiyə edilir; bəzi istehsalçılar enerji udma mexanizmi işə düşmüşsə, sütunun dəyişdirilməsini məcburi edir.

Üstəlik sistem kompüter nəzarətli ola bildiyi üçün nasazlıq halında xəta kodları qeydə alınır və skaner cihazı ilə oxunması lazım ola bilər. Yəni sütun artıq saf mexaniki bir hissə deyil, avtomobildəki təhlükəsizlik şəbəkəsinə bağlı bir komponentdir. Yüksək şiddətli bir toqquşmada sütun çökə bilməzsə, sürücüyə yönələn qüvvə ciddi yaralanmaya səbəb ola bilər - bu səbəbdən "görünüşü yaxşıdırsa, problem yoxdur" demək təhlükəli bir qısayoldur.

Tez-tez Verilən Suallar

Hava yastığı varken kolonun çökməsi hələ də lazımdırmı?

Lazımdır. Bu sual həm forumlarda, həm də mütəxəssis ədəbiyyatında müzakirə olunsa da, cavab aydındır: hava yastığı saniyədə sönməyə başlaya bilən və yalnız bir dəfə şişən bir sistemdir. Kolon isə toqquşmanın davamı boyunca qüvvəni udmağa davam edir. Müasir kolonlar da çökmə və enerji udma qabiliyyətini saxlayır; hava yastığı bu qabiliyyətin yerini tutmur, onunla birlikdə işləyir.

Çökmə həddi nə qədərdir?

Dəqiq tək bir rəqəm vermək çətindir, çünki hədd dizayna görə dəyişir. Tək bir mənbədə təxminən 11.000 Nyuton (təxminən 2.500 lbf) kimi bir həddən bəhs olunur, akademik işlərdə isə çökə bilən kolonların toqquşmada təxminən 15 kN yük uda bildiyi qeyd olunur. İki rəqəm fərqli şeyləri ölçür: biri çökməni tetikləyən qüvvə həddi, digəri isə kolonun ümumi yükdaşıma tutumudur. Bu səbəbdən "neçə Nyutonda çöker" sualının cavabı nəqliyyat vasitəsinə və dizayna görə dəyişir.

Hər avtomobildə çökə bilən kolon varmı?

İnkişaf etmiş bazarlardaki nəqliyyat vasitələrində demək olar ki, standart vəziyyətdədir, çünki məcburiyyət 1960-cı illərin sonundan bəri mövcuddur. Yenə də əvvəllər bəzi iqtisadi modellərin hələ də sərt kolon istifadə etdiyi bilinirdi; bu gün bu vəziyyət böyük ölçüdə geridə qalıb, amma ikinci əl avtomobillərdə, xüsusilə köhnə modellərdə bu detalı yoxlamaq pis fikir deyil.

Son söz: Zəif Görünən Hissə Əslində Qəhrəmandır

Direksiyon kolonunun hekayəsi passiv təhlükəsizlik fəlsəfəsinin özünü tək başına anladır məncə: enerji yox olmur, yalnız daşınır. Kolon, o enerjini sənin döşsənginin yerinə öz bədənində sərf etmək şəkildə dizayn edilib. Yəni bir toqquşmadan sonra direksiyon simidinə söykənib "güman ki, kolon çökmüş" deyə bilmək, mühəndisliyin ən səssiz və ən effektli uğurlarından birinə borcludur. Bir dəfə direksiyonunu çevirdiyində, əlinin altındaki o adi görünümlü milin əslində sənin üçün hazırlanmış bir plan daşıdığını xatırla. Peki sən heç bir nəqliyyat vasitəsinin təhlükəsizlik avadanlıqları siyahısına direksiyon kolonuna baxaraq baxmısınızmı? Baxmağa çalış - orada "enerji udan kolon" ifadəsini gördüyündə artıq nə demək olduğunu bilirsən.

Mənbələr