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1、用于分解撞击力的一种新型安全装置专访发明人 陈胜利先生 赵黎 随着汽车工业的发展, 汽车数量越来越多, 速度越来越快, 在为人们带来便利的同时, 也带来了人身伤亡、财产损失。全世界每年死于交通事故的人数达到百万, 受伤人数多达千万。造成的人身伤亡和经济损失在许多国家比火灾、水灾、意外伤害等灾难造成的损失总和还要大。因此世界各国都在不遗余力的解决这一问题。陕西工业技术学院的退休教师陈胜利发明了一种“用于分解撞击力的车辆安全装置”, 在事故发生时让车辆由碰撞转换为摩擦, 卸掉大部分碰撞力, 有效保护车辆和乘员的安全。今天, 我们对他进行了专访。关键是分解撞击力汽车纵横:现在世界各国都很重视汽车碰撞
2、安全技术的开发和应用, 现有的安全技术非常多, 你这个发明和现有的安全技术比有什么优势吗?陈胜利:现在汽车碰撞安全技术确实非常多, 在被动安全方面, 主要划分为以日系车为代表的“软防护派”和以德系车为代表的“硬防护派”两个阵营。以日本车系为代表的软防护派主要通过车体结构的溃缩来保护汽车和乘员, 通过预先设定的褶皱永久变形, 能够吸收外力冲击的大部分。以德国车为代表的欧洲车是“硬防护派”。大量采用整块钢板一体冲压成型部件, 并安装了侧门双防撞板。现在汽车安全技术需要解决的重点:一是如何对行人提供更好的保护, 二是安全产品不仅要保护自己的乘员和车辆, 还应该尽量减少对对方车辆和乘员的伤害。三是解决
3、 25%偏置碰撞保护效果较差的问题。我们这个可以称为卸力派, 我们这个发明的基本思路是尽量减少碰撞能量的吸收。具体体现在两车碰撞后速度不是由高速行驶突然降到 0, 而是以低于碰撞前的车速继续行驶, 使加速度峰值大大降低, 碰撞能量只有一部分传递给对方。汽车纵横:听您介绍观点确实很新颖, 但是您是怎么做到不让碰撞车辆吸收能量的?陈胜利:为了保证乘员安全, 乘员舱是不能发生变形的, 所以前端的溃缩量就是车辆撞时允许变形的最大变形区域。但是由于车辆尺寸的限制, 变形区域不可能很大, 靠变形吸收的能量有限, 当碰撞能量比较大时, 就危及到乘员舱的安全。我们的做法是通过导向器引导车辆沿着对方车辆的外侧继
4、续行驶, 而不是骤然停止, 相当于把溃缩空间无限制地延长, 这就等于延长了变形区域和碰撞时间、降低了碰撞加速度峰值。同时特殊设计的外壳分解了撞击力、减小了威胁乘员安全的正向撞击力、增加了使两车分离的侧向推力, 剩余的冲击力由于产品几个零件的三重拦阻, 不能直接冲击汽车车身, 使冲击力进一步衰减。效果与行人保护汽车纵横:行人事故在各国交通事故中占有相当大的比例, 而且一直很难降低, 发达国家机动车驾驶员与交通弱者 (行人、乘员、骑自行车) 的死亡比例是 3:1, 而我国是 1:3, 即 75%以上的死者是交通弱者。您的发明是怎么保护行人的?陈胜利:行人被汽车前端碰撞时, 先是保险杠碰撞行人的腿或
5、膝盖, 然后大腿与发动机盖前缘碰撞, 身体上部旋转产生加速度, 头部碰撞发动机盖或风窗。发动机盖后部和风窗框架都很硬, 因此头部和下肢受伤最严重。我们的发明在汽车和行人发生碰撞时, 防撞装置特殊的表面将撞击力分解为对行人造成伤害的正面撞击力和将行人从车头前推开的侧向力, 这样一方面减少了伤害行人的正面撞击力, 另一方面将行人向两侧推开的力也防止行人头部与汽车发动机罩和风挡玻璃的碰撞, 同时也防止车轮的碾压。另外零件表面向后运动和弹性吸能也进一步减少对行人的伤害。汽车纵横:您的理论听上去确实很有新意, 实际效果怎么样呢?陈胜利:我们做过多次模型碰撞和实车碰撞, 模型做过正面偏置碰撞试验、侧面斜角
6、碰撞试验。实车碰撞做过正面偏置碰撞、正面碰柱试验。其中正面偏置碰撞、正面偏置碰柱、侧面斜角碰撞效果较好。特别是 25%偏置碰撞, 撞柱和车车碰撞效果都比较好。其中车车 25%偏置碰撞连续做了三次, 保护装置的薄壁管有 3 毫米的弯曲变形, 车辆没有碰撞损伤。由于大部分发动机纵置车型的纵梁更靠近车身中轴线, 所以在 25%正面偏置碰撞时纵梁基本上不会接触到碰撞物, 所以在 2012 年 IIHS 进行 25%正面偏置碰撞测试时很多发动机纵置的豪华轿车成绩很差。因为这时车体的纵横梁没有充分发挥承受撞击力的作用, 而是由叶子板处的车架、悬挂以及 A 柱来承受。如果它们不能很好的吸收撞击能量, 就只能
7、由驾驶舱承受, 这时乘员就有很大危险。在实际汽车碰撞事故中, 绝大多数发生在不同重量的车型间, 据统计两车质量差一倍, 事故死亡率提高 4 倍。现在品质兼容性已成为汽车安全领域最新研究方向。它包括自己车辆的防撞性, 保护自己的车辆和乘员。以及对对方车辆的攻击性, 即对对方车辆和乘员的伤害大小。在两车碰撞时, 重量轻的车辆及其乘员获得更大的加速度, 因此受到的伤害更大。例如轿车与卡车相撞, 轿车与大客车相撞。在这方面我们这一发明拥有较大优势, 两车间传递的能量较小, 对自己的车辆和对方车辆都起到很好的保护作用。另外一个特点是保险杠、安全气囊等产品碰撞后都有一定破坏, 防护能力降低甚至消失, 这时
8、如果继续发生二次、三次碰撞就会造成严重损失。由于碰撞对这一产品的损坏不大, 如果随后发生二次、三次碰撞还能很好的发挥保护作用。汽车纵横:现在各国都在大力发展新能源车, 您的这一发明能用在这一领域吗?陈胜利:可以, 例如电动汽车, 各国车用动力电池主要是能量密度较高的锂离子电池, 撞击、挤压会破坏锂离子电池的结构, 造成电池隔膜破损, 电解液泄露, 电池短路, 放热, 进而发生燃烧爆炸。因为我们是通过减少碰撞时的能量传递保护车辆, 不是依靠溃缩吸能。所以受到挤压的危险基本可以排除, 另外碰撞力的分解也可以减少电池系统受到过大的撞击力而损坏, 减少雨水进入的危险, 大大提高安全性能。汽车纵横:还有
9、那些车可以使用这一技术。陈胜利:应该说车型对这一技术的使用影响不大, 只是不同车型产品的外观、尺寸、强度有些差异。但是一些容易发生事故和一旦发生事故损失比较大的车型例如大客车, 载人多、速度快、发生事故逃生困难, 容易造成重大交通事故。军车、警车、运钞车执行任务有一定的危险性。运输易燃易爆、剧毒等危险品的车辆, 发生事故危险性大, 环境污染严重。平头车、面包车、小、微型车等车辆自身防护能力差。这些车辆应该是发展的重点。链接:用于分解撞击力的车辆安全装置基本原理图如图所示, 两车碰撞时, 碰撞力在两车接触点互相传递, 通常两车在此点产生变形。安装这一产品后, 碰撞力作用在保护器外壳。作用力和反作
10、用力分解为切线方向推动车辆继续行驶的分力和法线方向将两车分开的推力。保护器外壳在动轴的推动下向后滑动, 增强两车分开并继续行驶的趋势。同时外壳、动轴和加强板分别衰减了两车之间的撞击力, 切线方向产生的摩擦力进一步衰减了撞击力。链接:访谈嘉宾简介陈胜利:1952 年生, 陕西工业技术学院教授, 多年来从事化工企业管理、市场营销、化工机器、化工设备、创新学等课程的教学工作。1995 年担任全国统编教材“化工企业管理与安全”主编, “化工企业管理与安全教学大纲”主编。1992 年至今, 获得“香烟高效去毒过滤嘴”等 5 项专利, 2015 年, 其发明的“用于分解撞击力的车辆安全装置”获得国家知识产权局实用新型专利证书 (4141219 号) 。
