كيف تحمي المصدات السيارة والمشاة في حالات الاصطدام بسرعات منخفضة-؟ ما هو مبدأ امتصاص الطاقة لديهم؟

استخدام المرونة للتغلب على الصلابة: أسرار الحماية المزدوجة وامتصاص الطاقة للألواح العازلة في التصادمات ذات السرعة المنخفضة
في حركة المرور اليومية على طريق المدينة، تعد الاصطدامات الصغيرة مثل الخدوش الخلفية والاصطدامات الخلفية ذات السرعة المنخفضة-أمرًا شائعًا. يعتقد العديد من الأشخاص خطأً أن المصدات "مقاومة للصدمات"، لكن قيمتها الأساسية تكمن في "التوهين الذكي" -التصميم الهيكلي العلمي واختيار المواد الذي يحمي الجسم من الأضرار الهيكلية مع تقليل خطر إصابة المشاة. خلف هذه الحماية المزدوجة يكمن التحكم الدقيق في ميكانيكا التصادم والتطبيق المبتكر لمبدأ امتصاص الطاقة في هندسة السيارات.

تدور وظيفة حماية مصد السيارة دائمًا حول المنطق الأساسي المتمثل في ``تجنب الصدمات القوية وتوفير توسيد ناعم''، وتشكيل بعدين لحماية الجسم وحماية المشاة، وحماية-الحلقة المغلقة.
بالنسبة للجسم، تتمثل المهمة الرئيسية للمصد في عزل تأثيرات السرعة المنخفضة- ومنع تلف الهيكل الأساسي للمركبة. في حالة التصادم النموذجي بسرعة منخفضة تبلغ 10-20 كم/ساعة-، فإن منطق "الضرب القوي" للمصدات الفولاذية التقليدية يميل إلى نقل التأثير مباشرة إلى الهيكل أو الحزم الطولية أو اللوحة الخلفية، مما يتسبب في حدوث أضرار هيكلية مثل تشوه الباب وانبعاجات صندوق السيارة التي يمكن أن تكلف إصلاحها آلاف الدولارات بسهولة. ومع ذلك، يتم توسيد المصدات الحديثة بشكل فعال من خلال نظام ثلاثي الطبقات من -نظام حماية -امتصاص-تبديد الطاقة-الطاقة: يقوم الغلاف البلاستيكي بتوزيع القوة أولاً من خلال تشوه بسيط، ويمتص المخزن المؤقت الأوسط معظم الطاقة، وأخيرًا، يوجه ممتص الطاقة التأثير المتبقي إلى الحزم الطولية للمركبة. في هذه المرحلة، يمكن للشعاع الطولي أن يتحمل حمولة صغيرة جدًا فقط، ولا يتأثر الهيكل الرئيسي بشكل أساسي. وفقًا لأحد مرآب السيارات، انخفضت نسبة أجزاء الجسم المتضررة في{15}الاصطدامات منخفضة السرعة من 60% إلى أقل من 10% في المائة بالنسبة للسيارات المزودة بمصدات حديثة ممتصة للطاقة، مع انخفاض متوسط ​​تكاليف الإصلاح بنسبة 70%. والأهم من ذلك، أن التصميم يمكن أن يمنع تشوه هيكل الجسم من التأثير على استقرار السيارة ويقلل من مخاطر السلامة اللاحقة عند المصدر.

بالنسبة للمشاة، تعتبر المصدات بمثابة خط الدفاع الأول لسلامة الأطراف السفلية. عندما يصطدم المشاة-بمركبة وجهاً لوجه، فإن أطرافهم السفلية تتلامس أولاً مع السيارة، مما يؤدي إلى حدوث نسبة عالية من تمزق أربطة الركبة وكسور أسفل الساق وإصابات أخرى. تم تصميم المصدات الحديثة بحيث تحتوي على ثلاث ميزات رئيسية: أولاً، معالجة سطحية ناعمة بغطاء بلاستيكي مرن لتجنب تركيز الضغط المحلي بسبب المواد شديدة الصلابة؛ ثانيًا، تصميم متناغم للغاية يعمل على محاذاة الجانب السفلي من المصد مع مركز الجزء السفلي من ساق المشاة لتقليل خطر انقلاب الساق؛ وثالثًا، تصميم شريط الضغط المستمر الذي يتجنب تغيرات الصلابة المفاجئة في مواقع مثل الممسحة أو وحدات الرادار لمنع حدوث أضرار عالية الشدة. يجب أن تحد المصدات المؤهلة من استطالة أربطة الركبة إلى 22 مم وعزم الدوران الديناميكي في ربلة الساق بما لا يزيد عن 340 نيوتن متر، وفقًا للمعيار الوطني GB 24550-2024 لحماية المشاة من الاصطدامات. تظهر بيانات الاختبار الواقعي أن المصدات المحسنة يمكن أن تقلل من احتمالات تعرض المشاة لإصابات في الساق بنسبة تزيد عن 37%.

يتمثل جوهر امتصاص الطاقة الممتصة للصدمات في نقل الطاقة الحركية للتصادم إلى طاقة حركية غير مدمرة من خلال تشوه المادة والانهيار الهيكلي، بدلاً من نقلها مباشرة إلى الجسم المتصادم. ويمكن تلخيص هذا المبدأ في التأثير المزدوج المتمثل في "التمكين المادي + التآزر الهيكلي".

اختيار المواد هو أساس امتصاص الطاقة. المادة الجديدة، ممثلة بـ EPP (البولي بروبيلين الموسع، تقلب تمامًا وجهة النظر التقليدية التي ترى أن الصلابة تساوي السلامة. مادة EPP مملوءة بفقاعات هواء فردية بقطر 0.1 إلى 0.5 ملم، مثل عدد لا يحصى من النوابض المصغرة. عند الاصطدام، تنضغط فقاعات الهواء وتتشوه لتمتص 70%-80% من التأثير، وترتد مرة أخرى عند الاصطدام ويمكن إعادة استخدامها مع صيانة بسيطة. مقارنة بالمصدات الفولاذية التقليدية (التي تبلغ كثافتها حوالي 7.8 جم/سم3) والمصدات البلاستيكية التقليدية من مادة البولي بروبيلين، تتمتع مصدات EPP بكثافة تبلغ 0.03-0.05 جم/سم3 فقط، مما يتيح تصميمًا خفيف الوزن مع زيادة كفاءة امتصاص الطاقة عدة مرات. بالإضافة إلى EPP (لوحة ترسيب الطاقة)، يستخدم نظام المصد مواد مختلفة اعتمادًا على المنطقة الوظيفية: عوارض المصد مصنوعة بشكل أساسي من الفولاذ أو سبائك الألومنيوم وتبلغ قوتها 480 ميجا باسكال - 980 ميجا باسكال لضمان الدعم الأساسي؛ استخدم مواد مثل رغوة البولي يوريثان لتعزيز تأثير التوسيد.

يعد التصميم الهيكلي عاملاً أساسيًا في امتصاص الطاقة، ويعمل نظام المصد على تبديد الطاقة تدريجيًا من خلال التنسيق متعدد المستويات-. يتكون نظام المصد بالكامل من أربعة أجزاء: اللوحة الخارجية، وطبقة الوسادة، والشعاع المضاد للصدمات-وممتص الطاقة، والتي تشكل سلسلة منظمة من ممتصات الطاقة. بعد التصادم، تتشوه اللوحة الخارجية أولاً بمرونة، ثم تقوم بتوزيع قوة التصادم. تنضغط طبقة التوسيد (EPP أو الرغوة) وتحول الطاقة الحركية إلى طاقة تشوه المادة. يعمل الشعاع المضاد للصدمات-كجسر، ويدعم التشوه الكامل لطبقة التوسيد، وينقل قوة الصدم المشتتة إلى سلسلة الشفط. بالإضافة إلى ذلك، تم تصميم وصلة الترباس بين صندوق الشفط والعوارض الطولية لتسهيل الصيانة والاستبدال بعد التصادم، وتجنب النقل المركز لصدمات الهياكل الملحومة.

منذ الأيام الأولى للمصدات الفولاذية الصلبة إلى الأنظمة "الناعمة والقوية" اليوم، يعد تطوير مصدات السيارات بمثابة تاريخ من تطور مفاهيم سلامة السيارة. إنه يثبت أن السلامة الحقيقية لا تكمن في ""المنعة"" بل في ""الشفط" -المزيج المثالي بين علوم المواد والهندسة الإنشائية لحماية المركبات والمشاة في حالة الاصطدامات منخفضة السرعة-. مع القانون الصارم للوائح حماية المشاة والتقدم في تكنولوجيا المواد، سيتم تحسين كفاءة امتصاص الطاقة ودقة حماية المصد وتصبح الأوصياء المهمين للسلامة على الطرق في المناطق الحضرية. يوفر نظام امتصاص الطاقة المتقدم هذا نوعًا من الحماية الهادئة التي "تحتاج فقط إلى الطلاء والتعديل" بعد وقوع حادث بسيط أثناء القيادة اليومية.