طراحی ماشین و فیزیک امنیت تصادفات

تصادفات ماشین به سه دلیل عمده رخ می دهد که عبارتند از : اشتباهات رانندگی ، جاده های خراب و نا امن و ماشین های ناایمن راجع به دو دلیل اول شرکت های ماشین سازی نمی توانند کار زیادی انجام دهند اما از آنها انتظار می رود ماشین هایی بسازند که در تصادفات به بهترین نحو ممکن جان راننده و مسافرین را حفظ کند. اما بعضی از شرکت های اتومبیل سازی میزان کنونی مرگ و میر ناشی از تصادفات رانندگی را اجتناب ناپذیر می دانند و صرف انرژی و سرمایه بیشتر روی امنیت مسافرین را کار بیهوده ای می دانند و به تدابیری نظیر کمربند ایمنی و کیسه هوا بسنده می کنند اما تحقیقات نشان داده در کشورهایی نظیر آلمان و کانادا که در زمینه امنیت تصادفات بیشتر از بقیه کار می کنند آمار مرگ و میر به طور چشم گیری کاهش یافته است.

 

همان طور که مسائل برخورد دو گلوله با هم بسیار متنوع اند تصادفات رانندگی منجر به مرگ هم انواع مختلفی دارند که به طور کلی عبارت اند از :

 

ساده ترین حالت تصادف برای بررسی همان حالت اول یعنی برخورد ماشین با مانع سخت وثابت از روبه رو است در این حالت دو مساله باعث مرگ یا بروز مشکل جدی برای سرنشینان است اول ورود جسم سخت خارجی از شیشه روبه رو به کابین به دلیل برخورد با موانعی نظیر (درخت ،تیر چراغ برق، دیوار و…) و اثابت آن با راننده یا سرنشین کناری و دوم برخورد خود این اشخاص با شیشه داشبورد و یا فرمان ماشین به دلیل پرتاب شدن ناشی از قانون لختی (اجسام مایل به حفظ حالت اولیه خود چه سکون و چه حرکت هستند )است. تا سال ها بستن کمربند ایمنی تنها راه حل مشکل دوم بود اما گاها خود کمربند باعث آسیب رسیدن به سرنشینان بود و یا اصلا به طور موثر باعث کاهش سرعت نمی شد امروزه ترکیب کمربند ایمنی با تکنولوژی کیسه هوا تا حدودی این مشکل را حل کرده اما فراموش نکنیم که گاهی اوقات هم خود کیسه هوا باعث آسیب جدی می شود.

 

در چنین تصادفی زمان در حد میلی ثانیه ها برایمان مهم است به این ترتیب که طی بررسی ها اگر در ساخت خودرو استاندارد های جهانی استحکام بدنه رعایت شده باشد به طور مثال اگر خودرویی با وزن معمولی با سرعت 60 کیلومتر برساعت به یک مانع با درجه سختی بالا برخورد کند زمانی در حدود 100میلی ثانیه نیاز دارد تا سرعتش به صفر برسد و برای این که به سرنشین آسیب کمتری برسد باید زودتر از ماشین سرعتش را کاهش دهد در نمودار زیر خط آبی مربوط به زمانیست که کمربند بسته نشده باشد خط بنفش مربوط به کمربند های ایمنی معمولی است و خط سبز مربوط به نوعی کمربند است که اخیر محققان آن را ساخته اند که مجهز به نوعی سیستم تشخیص ضربه است که بعد از آن کمربند محکم می شود و به این ترتیب زودتر سرعت راننده یا سرنشین را می کاهد. و در نمودار واضح است که در کدام حالت سرعت سرنشینان سریعتر کاهش می یابد.

 

البته در این برخورد ها ساختار و نوع مواد به کار رفته در بدنه ماشین هم نقش مهمی را بازی می کنند باید علاوه بر داشتن استحکام ضربه گیر هم باشد و تمام ضربه را به اتاقک و سرنشینان وارد نکند اما در این قسمت باید به فکر تصادفت دو ماشین با هم از روبه رو یا از کنار هم باشیم به این صورت که اگر ما بدنه ماشینی را بسیار سخت و مستکم درست کنیم و ماشین دوم شرایط ماشین اول را نداشته باشد آسیب بسیاری در تصادف می بیند که خوب این طور هم نباید باشد.وقت آن رسیده که ببینیم در تصادفات دو ماشین با هم به چه نکاتی باید توجه کنیم. خوب نکته مهم این است که باید بدانیم در ساخت اسکلت ماشین بخش هایی وجود دارند که سخت تر از قسمت های دیگر هستند و وظیفه استحکام بخشیدن به بدنه را بر عهده دارند و بخش هایی نرم ترند که وظیفه ضربه گیری را بر عهده دارند به عنوان مثال در شکل زیر قسمت های آبی و نارنجی وظیفه استحکام بخشیدن را برعهده دارند و قسمت زرد وظیفه ضربه گیری.

 

حال اگر در برخورد دو خودرو از رو به رو بدنه یکی خیلی مستحکم تر از دیگری باشد خودرو دوم مجبور است انرژی بیشتر را دریافت کند و در نتیجه ضربه قوی تری را خنثی کند و فاجعه زمانی رخ می دهد که قسمت های سخت و نرم دو خودرو با هم زیاد منطبق نباشد و قسمت های خیلی سخت خودرو اول به راحتی وارد قسمت های نرم خودرو دوم شود و باعث دخول به کابین ماشین دوم شود و این باز هم بدتر میشود وقتی چنین خودرویی از کنار با خودرو دیگری تصادف کند و مستقیماً با در ماشین و راننده یا سرنشینان برخورد کند.

 

برای درک بهتر این موضوع به نمودار زیر که نشان دهنده میزان مرگ و میر ناشی از تصادف انواع مختلف ماشین با یک ماشین معمولی از کنار است ( چنین تصادفاتی به هنگام ورود از فرعی به اصلی یا پیچیدن بسیار رخ می دهد و نوع متداولی از تصادفات است) دقت کنید.همان طور که می بینید هر چه ماشینی که به کنار ماشین معمولی میزند سنگین تر و مستحکم تر میشود میزان مرگ میر آن هم بیشتر می شود طوری که می توان گفت وانت ها در نوع خود یک قاتل خون خوارند!

 

با توجه به این که امروز افراد بیشتری ترجیح می دهند از وانت ها به عنوان جایگزین خودرو استفاده کنند این آمار بدتر هم شده طوری که طبق محاسبات اگر تنها 50 درصد کسانی که که از چنین ماشین هایی استفاده می کنند آنها را با یک خودرو معمولی عوض کنند بین سه تا چهار هزار از مرگ های سالیانه ناشی از تصادفات کم می شود که این یعنی 10 درصد کل مرگ و میر ناشی از تصادفات در آمریکا!

 

و اما آخرین مورد یعنی چپ کردن ماشین به هر سه عامل تجربه راننده ،وضعیت جاده و طراحی ماشین ربط دارد و شاید از همه هم کمتر به ماشین ربط داشته باشد البته اگر ماشین نقص فنی در ترمز ها یا دیگر نقاطش نداشته باشد اما خوب محققان زیاد هم مطمئن نیستند ؛ امروز سازندگان خودرو دوست دارند به دلیل کم مصرف تر نمودن خودرو ها وزن آنها را کاهش دهند که همین وزن کم هست که بعضاً احتمال چپ کردن یا کشیده شدن خودرو روی زمین را به هنگام پیچیدن در پیچ های تند با سرعت بالا افزایش می دهد. برای درک این موضوع باید به نیروی اصطکاک رجوع کنیم . به نمودار نیروهای وارد بر یک خودرو هنگام پیچیدن به راست که در شکل زیر نشان داده شده دقت کنید.

 

برای سادگی فرض کنیم ماشین جسمی با جرم m است ؛ پیچیدن لاستیک های جلو یک نیروی اصطکاک f تولید می کند که این نیرو باعث ایجاد شتاب a=f/m می شود همان طور که می بینید علاوه بر سرعت و زاویه چرخش به جرم ماشین هم ربط دارد. در یک جاده معمولی آستانه چپ کردن ( زمانی که لاستیکی که به سمت داخل پیچ قرار دارد از روی زمین بلند می شود) که نسبت a به g است از معادله زیر تبعیت می کند :

که در آن t فاصله بین دو لاستیک است و h فاصله مرکز جرم ماشین تا زمین است و g هم که همان شتاب جاذبه است.

 

تا زمانی که نسبت t/2h که به آن فاکتور ماندگاری استاتیکی SSF ماشین می گویند بزرگتر از نسبت a/g باشد ماشین چپ نمی کند که این نسبت برای جیپ از همه بزرگتر است.

 

شاید اگر بدانید چپ کردن علت بیش از یک چهارم مرگ میر ناشی از تصادفات رانندگی در جهان است تصمیم بگیرید به دنبال خرید یک جیپ بروید یا ماشین های شاسی بلند را ترجیح بدهید ! اما چرا ؟