Если бы современные автопроизводители вспомнили бы экземпляры машин столетней давности, они наверняка пришли бы в ужас: колодочные тормоза и сплошная рулевая колонка, как пика, устремленная в грудь водителю. А ведь до 1950-х г. такие автомобили производились массово. Тогда автоконцерны мало заботились о безопасности водителей и пассажиров; акцент в первую очередь делался на скорость и в меньшей степени на удобство. И только ближе к середине 20 века стало очевидно, что безопасность автомобиля это, пожалуй, самый важный этап производства и ей стоит уделять огромное внимание. Давайте вспомним увлекательную историю развития автомобильных систем безопасности и то, как они повлияли на современную отрасль.
Первые шаги
До начала 20 века первые кузова автомобилей с ДВС больше походили на конные экипажи. У некоторых моделей поначалу даже не было пола, а были только места для пассажиров, сворачивающаяся крыша и примитивная защитная передняя переборка. Двигатель на таких автомобилях обычно располагался прямо под сидениями. К началу 20 века всего было около двадцати основных типов кузовов, которые по примеру карет имели французские названия.
Постепенно в конструкциях кузова стали применяться все более прочные металлы. Примерно в то же время произошло противостояние открытых и закрытых кузовов. Так, первый построенный в США спортивный автомобиль «Мercer Type 35 Raceabout» 1911 г. имел открытый кузов, а английский «Lanchester» имел полностью герметично закрытый вариант исполнения. В последующие годы автопроизводители стали все больше склоняться к закрытым кузовам, так как они были более практичными и надежными, а открытые варианты стали, скорее, элементом дизайна.
В 1905 г. немецкий инженер-механик Фредерик Р. Симмс установил на автомобилях «Simms-Welbeck» первые бамперы, в которых были установлены пневматические элементы для поглощения энергии удара. Так бамперы становятся неотъемлемой частью автомобиля, а такие американские компании как «Duesenberg» и «Lincoln» первыми стали придавать своим бамперам уникальный внешний вид.
Удивительно, но уже в начале прошлого века некоторые автомобили были способны развивать скорость в 100 км/ч, поэтому возникла острая необходимость в установке эффективной тормозной системы. Как ни странно, но первыми стали, более привычные для нас дисковые тормоза, запатентованные англичанином Фредериком Ланчестером в 1902 г. Однако они так и не получили широкого распространения, так как создавали большой шум и скрежет при использовании.
Вплоть до 1940-50х г. большую популярность обрели сперва ленточные, а после барабанные тормоза, колодки которых были надежно укрыты внутри барабанов. Вначале тормоза устанавливалась только на задние колеса. Тормозная система на все четыре колеса появилась только в 1910 г. на модели Arrol-Johnston. Первые гидравлические тормоза появились в 1921 г. на автомобиле Model A Duesenberg. Гидравлическая тормозная система требовала больших усилий при нажатии педали, поэтому в 1923 г. Луи Рено изобрел и запатентовал первый механический усилитель, который стал устанавливаться на все серийных автомобили Renault. Первая двухконтурная система торможения (механическая и гидравлическая) стала устанавливаться только в 1966 г. на автомобилях Volvo.
С увеличением скорости и количества автомобилей, инженеры начинают внедрение систем для облегчения процесса вождения и исключения многих опасных моментов на дороге. Так, к 1916 г. большинство американских автомобилей уже оснащались стеклоочистителями, а к началу 1920-х г. стали устанавливаться первые электрические фары. В 1938 г. на все серийные автомобили Cadillac имели зеркала заднего вида, дворники и противотуманные фары.
В 1928 г. на автомобилях Ford A впервые стали устанавливаться ударопрочные лобовые стекла. Благодаря работе шотландца Джона Бойдла Данлопа, который в 1887 г. изобрел и запатентовал велосипедную надувную шину, его изобретение быстро перекочевало и в автомобили. Благодаря этому передвигаться на автомобилях стало намного безопаснее и комфортнее. В 1904 г. компания Continental разработала первые рельефные покрышки, которые существенно повышали управляемость автомобиля. Первые шины с радиальным расположением нитей корда были разработаны компанией Michelin в 1946 г. К слову, такие покрышки до сих пор массово применяются и сейчас. В 1912 г. американец Эвард Бадд в своей мастерской изобрел первый цельнометаллический кузов, который получил широкое распространение только в 1928 г.
С ростом популярности гонок автопроизводители стали уделять большее внимание управляемости автомобиля, поэтому в 1930-х г. стали изготавливаться машины с несущими кузовами. Этого удалось добиться, соединив цельнометаллический кузов с жесткой рамой. В результате повысилась ремонтоспособность и долговечность несущих элементов при заметном снижении общей массы автомобиля. Первым серийным автомобилем с несущим кузовом стал переднеприводный «Citroen Traction Avant» 1934 г. выпуска. Позже вместо несущего кузова на автомобили стали устанавливать несущую раму, которая обеспечивала более низкую посадку машины, дополнительную защиту кузова и снижение шума. Первыми подобными машинами стали серийные «Volkswagen KdF» 1939 г. выпуска.
Пассивная безопасность
К 1950-м г. автомобили постепенно стали становиться не просто предметом роскоши, а обычным средством передвижения, требующим повышения безопасности водителя и пассажиров путем внедрения различных систем и приборов, которые в будущем стали называться пассивными.
В конце 1940-х г. компания Volvo разработала концепцию высокопрочного каркаса («жилой капсулы»), уменьшающего силу удара. В дальнейшем шведская компания внесет еще немалый вклад в развитие автомобильной безопасности, но обо всем по порядку. В середине прошлого века многие автопроизводители начинают делать собственные краш-тесты машин.
В начале 1950-х г. сотрудник компании Daimler-Benz Бела Барени, в будущем признанный «отцом пассивной безопасности автомобиля», предлагает революционную на то время идею создания безопасного салона.
Концепция представляла собой комбинацию ударопрочной «жилой капсулы», которая имела достаточно свободного пространства для пассажиров и сминаемых при ударе энергопоглащающих зон, находящихся в передней и задней частях автомобиля. Суть технологии заключалась в преобразовании кинетической энергии в силу деформации элементов корпуса. Таким образом, время контакта с препятствием увеличивалось примерно в десять раз, обратно пропорционально снижая нагрузки.
Разработка получила общественное признание и прошла много краш-тестов, в том числе на лобовое столкновение. Первыми автомобилями, на которых стали применяться энергопоглощающие элементы кузова стали американские легковушки премиум класса «Packard», выпускаемые с 1952 г. Первым же автомобилем, в который полноценно были заложены принципы пассивной безопасности, предложенные Барени, стал Mercedes-Benz W111 вышедший на рынок в 1959 г.
В 1954 г. все тот же Барени предлагает прототип рулевой колонки со складывающимся элементом, которая в случае столкновения не наносила водителю сильных увечий. Долгое время разработка оставалась в тени, но через несколько лет она показала свое полное преимущество перед телескопическими жесткими конструкциями.
В 1956 г. Ford начинает серийно комплектовать свои автомобили пятиточечными ремнями безопасности, но широкого распространения технология так и не получили. К слову, первый патент на автомобильный ремень безопасности был выдан американцу Эдварду Клэгхорну в далеком 1885 г. В начале 20 века ремнями безопасности чаще всего пользовались гонщики и пилоты самолетов. Ситуация в корне изменилась, когда в 1959 г. компания Volvo стала укомплектовывать свои серийные автомобили надежным трехточечным ремнем безопасности. Разработка, как принято считать, не была инновационной: первые трехточечные ремни безопасности появились еще в 1902 г. Однако инженер шведской компании Нильс Болин сумел существенно доработать технологию и сделать ее максимально надежной и удобной в использовании. Болин вел разработку ремня более года, и за это время изучил около 20000 отчетов о случаях ДТП.
Вслед за Volvo к 1964 г. трехточечными ремнями безопасности стали укомплектовываться все новые американские автомобили, а уже два года спустя устройство становятся стандартом в США. В 1960 г. Volvo начинает устанавливать в свои серийные автомобили переднюю панель с мягкой подкладкой, которая уменьшала число травм лица и груди. Также компания стала одой из первых, кто в 1964 г. начал тестирование детских кресел безопасности и устанавливать их на свои автомобили.
Стоит отметить, что до начала 1960-х г. детские кресла вообще не считались средством безопасности, а использовались для того, чтобы поднять ребенка до уровня глаз других пассажиров. В 1978 г. США стала первой страной, в которой был принят закон об обязательной перевозке детей в специальный удерживающих креслах. Еще одним значимым изобретением Volvo в 1967 г. стали подголовники для сидений, защищающие шею и голову пассажиров при задних ударах, ставших стандартом в США два года спустя. В таком виде подголовники продержались на рынке практические 30 лет и только в 1995 г. на автомобиле Saab 9-5 впервые появились активные модели, которые за счет силы инерции активировали специальный механизм, приближающий подголовник еще до опрокидывания головы, тем самым снижая силу удара. Saab также стала первой компанией, которая в 1971 г. на серийных автомобилях стала устанавливать энергпоглощающие лобовые стекла, а в 1977 г. — боковые защитные балки в дверях.
Постепенно материал кузова автомобилей стал более прочным и легким, а элементы салона стали изготавливаться из сминаемых или мягких материалов. Но, пожалуй, самым главным элементом пассивной безопасности остаются подушки безопасности. Первые эксперименты с надувными подушками для защиты водителя и пассажира сидящего на переднем сидении были проведены американскими инженерами еще в 1968 г. и только пять лет спустя они примерно в одно время появились в серийных автомобилях General Motors и Chevrolet.
Впервые подушка безопасности с электронным управлением была представлена на автомобилях Mercedes S-class в 1980 г. С тех пор технология подушек потерпела много изменений (анализирование положения пассажиров перед ударом, корректировка алгоритма работы в зависимости от ситуации), но общий принцип работы остался неизменным и по сей день.
Большой успех фронтальных подушек безопасности привел к тому, что в 1994 г. Volvo представляет модель 850, в которой были реализованы боковые подушки безопасности в совокупности с ребрами жесткости, установленные в передних дверях. В компании решили пойти еще дальше и установили на седане S80 надувные занавески для защиты пассажиров при боковом ударе. В 1996 г. компания Kia оснащает свой внедорожник Sportage подушками безопасности для защиты колен.
В середине 2000-х г. по инициативе международных организаций по защите пешеходов на автомобилях стали устанавливаться травмобезопасные капоты, которые с помощью пиропатронов способны автоматически подниматься для защиты пешеходов во время наезда. Одними из первых автомобилей с подобной технологией стали Jaguar XK и Citroen C6. В 2012 г. все та же Volvo на модель V40 стала устанавливать подушки безопасности для пешеходов, встроенные в капот.
Активная безопасность
До начала 21 века разработки велись в основном на повышение пассивной безопасности путем усовершенствования кузова и различных систем; и не безрезультатно — за полвека конструктивная безопасность автомобилей выросла в несколько раз позволив спасти тысячи жизней. Но на этом эволюция не прекращается: постоянно усовершенствуются уже созданные технологии, создаются новые материалы и так далее. В последнее время упор стал делаться на внедрение активных систем безопасности — технологий, снижающих долю человеческого фактора во время аварии. И хотя этот этап пока что на стадии своего активного развития, сделано уже очень многое.
А все началось в далеких 1970-х г., когда Mercedes-Benz и несколько других компаний начинают разработку электронной антиблокировочной системы (ABS), предотвращающую блокировку колес при экстренном торможении, тем самым помогая водителю не потерять управление. Впервые эта технология появилась на модели Mercedes-Benz 450 SEL в 1978 г. и после стала устанавливаться на многих отечественных и иностранных автомобилях.
В 1995 г. Mercedes было представлено первое практическое решение технологии, упрощающей процесс парковки под названием Parktronic. Система состояла из нескольких ультразвуковых датчиков и индикатора-бипера (зуммера). Принцип работы технологии был достаточно прост: датчики измеряли расстояние до препятствия, а бипер путем изменения звукового сигнала предупреждал водителя о том, когда следует остановиться.
С 1987 по 1992 г. Mercedes-Benz совместно с Bosch ведет разработку системы электронного контроля устойчивости автомобиля при резких маневрах под названием «Electronic Stability Programme» (ESP). В 1995 г. технология была доработана и названа «Electronic Stability Control» (ESC). Первыми автомобилями, которые стали снабжать подобными системами стали Mercedes A-class с 1997 г. выпуска.
Середина 1990-х г. ознаменовалась расцветом технологии GPS с искусственно заниженной точностью до 100 метров. Разрешение использования системы в гражданских целях позволило внедрять новые автоматизированные системы в автомобили. В 1997 г. автомобили Mercedes, а два года спустя BMW e38 и Toyota Celsior стали использовать технологию адаптивного круиз-контроля, позволяющего автоматически поддерживать заданную скорость движения.
Круиз-контроль зависит от систем ABS и ESC — при их неисправности функция отключается.
В 1997 г. начинает работу европейский комитет по проведению независимых краш-тестов автомобилей с оценкой пассивной и активной безопасности Euro NCAP. Volvo S40 становится первым автомобилем с 4 звездами по защите взрослых пассажиров, а в первым обладателем 5 звезд признается Renault Laguna в 2001 г.
В 2007 г. Volvo представляет технологию мониторинга слепых зон на седанах S80, а годом позже оснащает модель XC60 еще одной инновационной разработкой — системой автономного торможения.
Итог
Конечно, в рамках одной статьи невозможно в полной мере описать эволюцию автомобильных систем безопасности. Единственное, что можно сказать с уверенностью —за сто с небольшим лет автомобиль изменился до неузнаваемости. Сейчас это уже не просто средство передвижения, это еще и площадка для внедрения инновационных технологий. В последние годы большинство компаний переключилось на разработку беспилотных автомобилей, которые требуют создания новых систем безопасности.
Источник
