"ПОЛИЭТИЛЕНПЛАСТИК"
Инжиниринг сверхлегких сверхпрочных композиционных изделий. Мембранные технологии.
+79872966553
pfrplastic@gmail.com
Казань
420029 Россия Республика Татарстан г Казань 420025 Казань, ул.Толстова, д.15
Оцените нашу компанию
Всего отзывов: 5 Средний балл: 4.20
 
Голосование

Нравится ли вам наш сайт

Отличный сайт Хороший Нормальный, средний Не очень

Энергопоглощающее устройство для системы пассивной безопасности автомобиля

Энергопоглощающее устройство для системы пассивной безопасности автомобиля применяется в качестве поглотителя опасной кинетической энергии. При столкновении автомобиля с препятствием, кинетическая энергия движения опасно воздействует на пассажиров. Для ее нейтрализации применяются пассивные системы безопасности автомобиля, в том числе сминаемые конструкции и несминаемые, прочные конструкции. Например, бампер и подкапотное пространство автомобиля относится к сминаемым конструкциям. Современные, повсеместно применяемые сминаемые конструкции могут нейтрализовать опасную кинетическую энергию на скоростях столкновения менее 54 км/час (15м/с). Так как обычно скорости столкновения значительно выше, поэтому количество пассажиров с тяжелыми травмами не снижается. Не сминаемые конструкции сохраняют жизненное пространство пассажирского салона, но опасная кинетическая энергия торможения выделяющееся в течение 0,1сек, травмирует пассажиров даже при наличии достаточного жизненного пространства (чем больше время выделения кинетической энергии торможения, тем эффективнее энергопоглощающая конструкция). Поэтому легковые автомобили весом более 2тн с несминаемой рамной конструкцией при столкновении с неподвижным, массивным объектом также опасны для своих пассажиров, как и малолитражные автомобили. Легковые автомобили весом более 2тн с несминаемой рамной конструкцией при столкновении с легким объектом, например малолитражным автомобилем весом до 1,5тн, для своих пассажиров менее опасны. Но пассажиры малолитражных автомобилей дополнительно принимают на себя кинетическую энергию тяжелого автомобиля и шансы их, на выживание уменьшаются. Решением для проблемы поглощения опасной кинетической энергии являются средства пассивной безопасности автомобиля с более высоким энергопоглощением, чем существующие. Известны конструкции бампера автомобиля способные поглощать значительные кинетические энергии.  Энергопоглощающий бампер для автомобиля содержит, как минимум два металлических, телескопических цилиндрических устройства в виде подвижного и неподвижного цилиндров, центрального стержня, деформируемого устройства и гайки. Недостатком этого технического решения является неэффективность его работы при нераспределенном по площади ударе, например о дерево. Резкое утяжеление конструкции устройства при его применении для скоростей более 4 км/час. Также невозможность применения технического решения при боковом ударе автомобиля. Особенность этого технического решения заключается в том, что энергопоглощающий элемент выполнен в виде заполняющего полость ферромагнитного порошка и системы консольно прикрепленных к тыльной стороне бампера цилиндрических постоянных магнитов, в пластине выполнена совокупность сквозных цилиндрических отверстий, окруженных также сквозными концентричными кольцевыми прорезями с радиальными перемычками. Недостатком этого технического решения является отсутствие возможности его работы при нераспределенном по площади ударе, например о дерево. Также невозможность применения технического решения при боковом ударе автомобиля. Применяемые в аналогах физические эффекты позволяют увеличить удельную энергоемкость конструкции. Эти технические решения способны поглотить значительное количество кинетической энергии и снизить величину отрицательного ускоре6ния автомобиля. Однако весовые, технические и габаритные характеристики не позволяют применять эти решения в массовом производстве автомобилей.  Задачей предлагаемого энергопоглощающего устройства для системы пассивной безопасности автомобиля является. Повышение удельной энергоемкости. С целью снижения динамических нагрузок до безопасных величин и увеличение времени их воздействия, в том числе и высокоскоростных, на конструкцию автомобиля. При уровнях воздействий, значительно превышающих уровни, определенные требованиями европейских и американских стандартов. Технический результат выражается в повышении удельной энергоемкости энергопоглощающего устройства для системы пассивной безопасности автомобиля, за счет преобразования кинетической энергии внешнего воздействия в энергию деформирования замкнутой оболочки, изготовленной из композиционного материала на основе ткани из высокопрочного высокомодульного полиэтиленового нано волокна и объема энергопоглощающего материала в виде сот, складок, гранул, пены, капсул наполненных жидкостью или газом. Технический результат достигается тем, что замкнутая оболочка, изготовленная из композиционного материала, на основе ткани из высокопрочного высокомодульного полиэтиленового нано волокна и матрицы из полиуретановой смолы, обладает исключительной механической прочностью при минимальном весе. И в совокупности с энергопоглощающем материалом в виде сот, складок, гранул, пены, капсул наполненных жидкостью или газом способна за промежуток времени более 0,1с, преобразовывать опасную кинетическую энергию удара в безопасные виды энергии. Энергопоглощающий материал в виде сот, складок, гранул, пены, капсул наполненных жидкостью или газом позволяет более равномерно перераспределить нагрузку по всему объему замкнутой оболочки и сохранять целостность замкнутой оболочки. Возможность, технологически легко изменять количество слоев замкнутой оболочки, изготовленной из композиционного материала, на основе ткани из высокопрочного высокомодульного полиэтиленового нано волокна и матрицы из полиуретановой смолы позволяет применять энергопоглощающее устройство для системы пассивной безопасности автомобиля для любых классов автотранспортных средств. Возможность, технологически легко изменять количество энергопоглощающего материала в виде сот, складок, гранул, пены, капсул наполненных жидкостью или газом в зависимости от веса автомобиля, позволяет применять энергопоглощающее устройство для системы пассивной безопасности автомобиля для любых классов автотранспортных средств. Предлагаемое энергопоглощающее устройство для системы пассивной безопасности автомобиля имеет простую, особо легкую конструкцию и высокую энергопоглощающую способность. Подтвержденную применением композиционного материала на основе ткани из высокопрочного высокомодульного полиэтиленового нано волокна и матрицы из полиуретановой смолы для изготовления касок и бронежилетов. Энергопоглощающее устройство для системы пассивной безопасности автомобиля имеет замкнутую оболочку, состоящую из одного или нескольких слоев композиционного материала на основе ткани из высокопрочного высокомодульного полиэтиленового нано волокна и матрицы из полиуретановой смолы. Общее количество слоев может быть от одного до тридцати в зависимости от веса, защищаемого автомобиля. В таблице 1 находятся данные со сравнительными характеристиками материалов применяемых в системах пассивной безопасности автомобилей. Из таблицы 1 следует, что сталь по механическим характеристикам кардинально уступает материалу энергопоглощающего устройства для системы пассивной безопасности автомобиля. Таблица 1. Сравнительные характеристики материалов применяемых в системах пассивной безопасности автомобилей. Материал Плотность г/см3 Прочность на разрыв кг/мм2 Удельная прочность МПа*м3/кг Сталь 7,8 160 0,2 Титан 4,5 100 0,4 Алюминий 2,8 80 0,25 Стеклопластик 2,5 70 0,5 Углепластик 1,6 340 1,9 Композиционный материал для замкнутой оболочки из высокопрочного высокомодульного полиэтиленового нано волокна 1,1 340 3,5 При воздействии экстремальных динамических нагрузок замкнутая оболочка энергопоглощающего устройства вытягивается без разрушения. Причем вытягивание происходит в промежуток времени более 0,1с. Деформация растяжения нано волокон поглощает кинетическую энергию удара и не является упругой. Кинетическая энергия удара не накапливается замкнутой оболочкой энергопоглощающего устройства, а поглощается высокопрочным высокомодульным полиэтиленовым нано волокном, превращаясь в другие виды энергии. (www.splav.ru/press/info/bron/bron.aspx). Так как композиционные материалы из высокопрочных высокомодульных полиэтиленовых нано волокон в автомобилестроении не используются. Для описания привлекается сравнительная информация из области бронезащиты от ударных воздействий осколков артиллерийских снарядов, где композиционные материалы из высокопрочных высокомодульных полиэтиленовых нано волокон широко используются. Для сравнения, высококачественная сталь армейских касок обеспечивает останавливающее действие осколков при их скорости до 350м/с. Высокопрочное высокомодульное полиэтиленовое нано волокно, применяемое в композиционных армейских касках, обеспечивает останавливающее действие осколков при их скорости до 500м/с. В бронежилетах из высокопрочного высокомодульного полиэтиленового нано волокна энергия, поглощаемая при ударном воздействии пули достигает 1000Дж. Журнал «Охранная деятельнось» 05.08.2010г. Статья, В.Протасов «Бронешлемы для частной охраны». Нагрузки в бронезащите в десятки раз превосходят, нагрузки, возникающие при аварии автомобилей. На основании опыта применения высокопрочного высокомодульного полиэтиленового нано волокна в защитных изделиях военного назначения можно сделать выводы о достаточной прочности предлагаемой замкнутой оболочки энергопоглощающего устройства. Высокопрочное высокомодульное полиэтиленовое нано волокно - сверхвысокомолекулярный материал с молекулярным весом 2-3 млн. Это волокно является многофиламентным. Оно состоит из тысяч филаментов, диаметр одного филамента от 5 до 15 мкм. Филаменты представляют собой фибриллы, включающие кристаллиты нано размеров (5-50 нм) с выпрямленными цепями и расположенными параллельно им аморфными и складчатыми кристаллическими областями. Волокно характеризуются параллельной ориентацией, превышающей 95% и высоким уровнем кристалличности 85-98%, что способствует высокой прочности волокна. Именно благодаря уникальной нанокристаллической структуре, высокопрочное высокомодульное полиэтиленовое нано волокно имеет исключительно высокие механические характеристики.  В энергопоглощающем устройстве для системы пассивной безопасности автомобиля замкнутая оболочка имеет форму и размер соответствующий форме и размеру конструкционного элемента защищаемого автомобиля. Например: буферу, бамперу, стенке отделяющий моторный отсек от кабины, передней боковой стойки кабины, средней боковой стойки кабины, задней боковой стойки кабины, двери, порогу, силовому набору крыши и днища, багажнику, тоннелю для карданной передачи, распорному брусу двери и прикрепляется к конструкционному элементу снаружи или изнутри. Например. При размещении энергопоглощающего устройства для системы пассивной безопасности автомобиля внутри переднего бампера, концы замкнутой оболочки энергопоглощающего устройства закрепляются за несущие двигатель автомобиля лонжероны. Слева и справа от двигателя соответственно. При фронтальном столкновении с препятствием замкнутая оболочка энергопоглощающего устройства для системы пассивной безопасности автомобиля начинает прогибаться в направлении кабины автомобиля. На скоростях ниже 150км/час (42м/с) динамическое усилие при аварии автомобиля весом до 2тн, будет ниже разрывной нагрузки замкнутой оболочки из композиционного материала на основе высокопрочного высокомодульного полиэтиленового нано волокна. Количество слоев замкнутой оболочки, должно соответствовать весу автомобиля и может быть от одного до тридцати. Прогибающаяся и растягивающаяся замкнутая оболочка для системы пассивной безопасности автомобиля поглощает кинетическую энергию аварийного автомобиля, обеспечивая, в том числе упорядоченную деформацию сминаемых деталей системы пассивной безопасности автомобиля. Острые края разрушенных деталей автомобиля не имеют возможности прорезать или порвать замкнутую оболочку энергопоглощающего устройства для системы пассивной безопасности автомобиля в виду исключительной стойкости к порезам высокопрочного высокомодульного полиэтиленового нано волокна. При фронтальном столкновении с препятствием особую важность в системе пассивной безопасности автомобиля приобретает траектория движения двигателя в сторону пассажирского салона. В некоторых моделях проблема решается организацией движения сорванного с опор двигателя под днище автомобиля. Из-за сложности осуществления, большого распространение на серийных автомобилях такая схема не получила. При размещении энергопоглощающего устройства для системы пассивной безопасности автомобиля за двигателем. Например: на стенке отделяющий моторный отсек от кабины. Края замкнутой оболочки энергопоглощающего устройства для системы пассивной безопасности автомобиля закрепляются за силовые элементы днища, порогов, боковых передних стоек, тоннеля для карданной передачи. При столкновении с двигателем, замкнутая оболочка энергопоглощающего устройства для системы пассивной безопасности автомобиля равномерно перераспределяет концентрированный удар сорванного с опор двигателя на несминаемые элементы пассивной безопасности автомобиля. Механическая прочность высокопрочного высокомодульного полиэтиленового нано волокна обеспечивает стойкость к пробитию. И проникновение двигателя в пассажирский салон автомобиля становится не возможным. Такой же механизм защиты работает при размещении энергопоглощающего устройства для системы пассивной безопасности автомобиля внутри заднего буфера или на распорном брусе двери. При боковом ударе, нагрузка на автомобиль достигает несколько тонн. Поэтому материал из стали при разумном весе автомобиля, противостоять сминающим и разрывающим усилиям не может. Композиционный материал энергопоглощающего устройства для системы пассивной безопасности автомобиля по своим прочностным качествам значительно превосходит сталь. Например. При установке энергопоглощающих устройств для системы пассивной безопасности автомобиля внутрь средней боковой стойки, порогов, силового набора крыши и днища стойкость пассажирского салона к боковому удару повышается в два раза и более. В массовых серийных автомобилях весом менее 1,5тн не применяются бамперы для условий столкновения при скоростях от 4км/час до 25км/час. То есть в диапазоне до 25км/час автомобиль разрушается, так же как и при скорости столкновения 50км/час. На некоторых моделях автомобилей, на стальной балке бампера прикрепляется сотовая панель из ударопрочного пластика. Такая конструкция может быть эффективна на скорости столкновения до 4км/час. В энергопоглощающем устройстве для системы пассивной безопасности автомобиля имеется элемент, эффективно действующий при ударе автомобиля о препятствие на скоростях менее 15км/час. Таким элементом является находящийся внутри замкнутой оболочки энергопоглощающего устройства для системы пассивной безопасности автомобиля, энергопоглощающий материал в виде сот, складок, гранул, пены, капсул наполненных жидкостью или газом.

Читайте также

Оцените нашу компанию
Всего отзывов: 5 Средний балл: 4.20
 
Голосование

Нравится ли вам наш сайт

Отличный сайт Хороший Нормальный, средний Не очень