Как называется манекен для краш тестов
Манекены для краш-тестов: как устроены, из чего сделаны, для чего служат, когда впервые появились
20 актуальных фактов об искусственных людях, которые спасают реальные человеческие жизни
Вопросы безопасности автомобиля, степень его защищенности от столкновения, рейтинг той или иной марки при прохождении краш-тестов – одни из приоритетных при выборе конкретной модели.
Факт остается фактом, что нынешние автомобили намного безопаснее, чем они были пятьдесят лет назад. И в будущем вождение будет все более безопасным.
Применение манекенов для краш-тестов – неотъемлемая часть повышения эффективности автомобильных испытаний и, следовательно, повышения безопасности транспортных средств в целом.
Как развивалось и совершенствовалось это направление? Вот основные факты.
До 1950-х годов в испытаниях использовались человеческие трупы
Действительно, поначалу так и было. Возможно, это было не очень приятно, но именно так был заложен научный и практический фундамент в отношении техники краш-тестов.
Также в этих целях использовали свиней
Некоторые автопроизводители использовали такую практику. Обычно хрюшку сажали на переднее сиденье. Она могла сидеть вертикально, и во многом ее анатомия была близка человеческой.
Экологи выступали против бесчеловечного использования живых животных для краш-тестов
Только в 1980-х годах в таких испытаниях погибло 19 000 животных, включая свиней, кроликов и собак. После вмешательства экологических организаций подобное было запрещено.
Скелеты манекенов для краш-тестов делают из алюминия и стали
Современные краш-манекены – это высокотехнологичные изделия, максимально точно имитирующие человеческое тело. Их скелеты действительно выполнены из алюминия и стали, чтобы понять, как среагирует настоящий скелет в момент аварии.
Их ребра сделаны из синтетического пластика
Чтобы выяснить, как столкновения влияют на организм пожилых людей, дизайнеры разработали специальные манекены с использованием мягкого пластика. Причина: с возрастом кости грудной клетки становятся более хрупкими.
Кожа манекенов сделана из винила
Разработчики стараются сделать манекены максимально похожими на реальных людей. Это позволит добиться предельной точности во время испытаний. Винил, имитирующий кожу человека, натягивают на алюминиево-стальной остов-скелет.
Также они имеют реалистичные суставы, реагирующие на столкновение, как настоящие пассажиры
Правильное и точное функционирование суставов скелета краш-манекена – один из важнейших аспектов. В момент катастрофы человеческое тело подвергается сильнейшим нагрузкам и напряжению, поэтому автопроизводители должны иметь полную картину.
Первого манекена для краш-тестов звали Сьерра Сэм
Его создали в 1949 году для нужд ВВС США.
Изначально его сделали для испытаний не автомобиля, а реактивной дрезины
Фактически Сьерра Сэм стал прототипом всех будущих краш-манекенов. Он предназначался для того, чтобы превзойти рекорд скорости на реактивной дрезине, установленный полковником Джоном Стэппом: 1017 км/ч.
Процесс тестирования безопасности автомобиля – весьма дорогое предприятие. Учитывая важность и сложность задачи, такие манекены сами по себе недешевы, а лучшие модели стоят более 200 000 долларов каждый.
Люди в мире стали толще, а вслед за ними и манекены
Автопроизводители должны адаптироваться к изменениям, происходящим с пассажирами. Известно, что население в США становится все более тучным. Поэтому были построены новые, более грузные манекены.
В некоторых тестах используют живых добровольцев
В 1970-х гг. в Германии привлекали добровольцев, чтобы проверить безопасность транспортных средств и проанализировать поведение людей во время автокатастрофы.
После каждого испытания манекенам требуется основательный ремонт
В силу дороговизны краш-манекенов автопроизводители стараются использовать их в своих испытаниях более одного раза. Хотя после каждой попытки им нужна помощь.
Использование манекенов снизило риск смертельного исхода в ДТП в 15 раз
Это так. Люди должны быть безмерно благодарны своим бессловесным искусственным копиям, которые сделаны, чтобы спасать человеческие жизни во время ДТП.
Существуют манекены-дети
На рынке представлены манекены для всех возрастных групп обоего пола: от младенца до пенсионера. Дело в том, что тела разного размера по-разному реагируют на столкновение.
Манекены оборудованы многочисленными датчиками для передачи информации во время ДТП
Сегодняшние краш-манекены – это высокотехнологичные устройства, напичканные всевозможными механизмами для передачи информации. Такая технология повышает безопасность дорожного движения от проектирования до производства.
Скорость передачи данных 10 000 бит в секунду
Последние достижения в области вычислительной техники позволяют создавать суперманекены, способные передавать огромный массив информации с указанной скоростью.
В будущем манекенов заменят виртуальные люди
Вполне вероятно, что в ближайшие несколько лет автопроизводители будут полагаться не только на данные реальных краш-манекенов, но и на информацию от виртуальных людей, которые принимают участие в виртуальном ДТП
Виртуальные люди будут иметь виртуальный организм и скелет
Эти виртуальные манекены для краш-тестов будущего имеют ряд преимуществ перед традиционными моделями. Во время столкновения компьютерное моделирование поможет определить степень повреждения виртуальных органов, а также суставов и костей. И без дополнительного и дорогостоящего ремонта.
Юридическая сторона дела
Современное законодательство требует от автопроизводителей обязательного использования краш-манекенов перед выходом каждой новой модели.
19 удивительных фактов о манекенах для краш-тестов
Для большинства покупателей при выборе автомобиля основными факторами являются его безопасность для водителя и пассажиров, уровень защиты от столкновения, а также показатели проведенных краш-тестов.
Автомобильные концерны непрерывно работают над совершенствованием систем безопасности, поэтому современные легковые машины безопаснее своих предшественников, выпускавшихся полувеком ранее.
Использование компаниями манекенов при проведении краш-тестов делает испытания автомобилей более эффективными, способствуя тем самым увеличению безопасности автотранспорта и дорожного движения.
С момента появления манекены прошли долгий путь развития и совершенствования. Рассмотрим малоизвестные факты из этой сферы.
До 50-х гг. вместо манекенов использовали трупы людей
Невероятно, но это правда. Несмотря на моральную неоднозначность такого решения, оно поспособствовало прогрессу в сфере автомобильных испытаний, заложило научные основы и помогло наработать практический опыт.
Человеческие тела могли заменять живыми свиньями
Производители автомобилей нередко практиковали подобную замену, поскольку анатомически свиньи похожи на людей и способны принимать вертикальное положение. Как правило, свинью усаживали на кресло в переднем ряду. К примеру, в 80-е гг. в результате подобных тестов умерло около 19 тыс. животных, однако активная борьба экозащитников вынудила концерны отказаться от жестокой практики.
Манекены имеют алюминиево-стальной скелет
Современные манекены представляют собой технически сложные изделия, и с анатомической точки зрения являются правдоподобной имитацией людей. Алюминиево-стальной скелет по своим свойствам максимально схож с человеческим, что позволяет предельно точно смоделировать последствия автокатастроф.
У них пластиковые рёбра и виниловая кожа
Чтобы узнать, какие изменения происходят в телах пожилых автолюбителей при ДТП, были созданы особые манекены с рёбрами, изготовленными из мягкой пластмассы. Такое решение объясняется повышением хрупкости костей грудной клетки по мере старения.
Чем сильнее сходство краш-манекенов с человеческим телом, тем выше достоверность результатов, получаемых в ходе автомобильных тестов. Поэтому изготовленный из стали и алюминия скелетный каркас обтягивают винилом, по своим качествам очень похожим на кожу.
Реалистичные суставы ведут себя при ДТП аналогично настоящим
Во время аварии люди испытывают огромные нагрузки и перенапряжение. Вот почему правильность и точность функционирования скелетных суставов манекена является ключевым фактором, от которого зависит точность картины, получаемой в ходе испытаний.
Первому манекену дали имя Сьерра Сэм
Его разработали в 1949 г. для нужд американских военно-воздушных сил.
Первоначальной целью его создания было тестирование реактивной дрезины
Де-факто Сьерра Сэм послужил прообразом своих «потомков», создававшихся для автомобильных краш-тестов. Его главным предназначением было преодоление скоростного рекорда, достигнутого Джоном Полом Стэппом и составившего 1017 км/час.
Стоимость одного манекена превышает 200 тыс.долл.
Автомобильные испытания являются крайне дорогостоящим мероприятием. Принимая во внимание значимость и техническую сложность этого процесса, производство качественных манекенов требует серьезных капиталовложений, что и обуславливает высокую стоимость.
Человечество толстеет, и манекенам приходится «быть в тренде»
Автоконцерны вынуждены приспосабливаться к любым переменам, касающимся параметров пассажирских тел. Не секрет, что среди американцев становится всё больше людей с лишним весом и ожирением, поэтому были разработаны модели «упитанных» манекенов.
Иногда в испытаниях участвуют добровольцы
В 70-е годы в ФРГ специально приглашали волонтеров для проверки безопасности автомашин и анализа поведения пассажиров в ходе столкновений.
Манекенов ремонтируют после краш-тестов
Манекены стоят недешево, поэтому не подходят для одноразового применения. По этой причине их подлатывают после каждого испытания.
Благодаря манекенам количество смертей в автокатастрофах сократилось в 15 раз
Согласно статистике ГИБДД искусственные люди успешно спасают жизни настоящим, поэтому автомобилисты стали на порядок чаще выживать в катастрофах.
Существуют детские модели манекенов
Производители выпускают манекены любого размера, причем как мужские, так и женские. Это позволяет узнать, что происходит с пассажирами разного возраста при ДТП.
Наличие специальных сенсоров позволяет отслеживать состояние манекенов в режиме реального времени
Современные манекены оснащаются различными сенсорами и детекторами, оперативно передающими информацию и помогающими осуществлять мониторинг. Их использование облегчает труд проектировщиков, позволяя производителям выпускать безопасные автомобили.
Вскоре манекены могут уйти в прошлое
Не исключено, что в ближайшие годы вместо них при проведении испытаний начнут использовать виртуальных людей.
Виртуальные люди в точности повторяют настоящих
Строение их внутренних органов, суставов и скелета такое же, как у людей, что делает их использование более предпочтительным вариантом. В ходе моделирования ДТП программный алгоритм сможет установить ущерб, нанесенный телам виртуальных пассажиров. В отличие от традиционных манекенов, их не придется ремонтировать после каждого теста, что позволит автопроизводителям сэкономить.
Куклы гибнут за людей
До начала 1990-х годов прогресс в области безопасности дорожного движения был минимальным. Несмотря на то, что интерес к повышению уровня защиты пассажиров был высок с момента появления этой концепции, результаты были невероятно низкими. Достаточно взглянуть на то, как автомобили проходили краш-тесты в середине 80-х годов, а затем сравнить их с автомобилями середины 90-х и 2000-х годов – разница в результатах поразительна.
Также изменилось потребительское восприятие этой темы, а это значит, что теперь безопасность действительно продается. Более того, безопасность стала одной из основных характеристик, на которые люди смотрят при покупке нового автомобиля. В то время как все автомобильные компании рекламировали безопасность десятилетиями, большинство из них плохо справлялись как с краш-тестами, так и с реальными дорожно-транспортными происшествиями.
Простая истина заключается в том, что эти компании игнорировали высокую стоимость разработки и исследований в области безопасности – они просто занимались рекламой. Если взглянуть на краш-тесты 60-х, 70-х и 80-х годов, то вы не заметите разницы – потому что ее нет. Дело в том, что, как и хорошие прибыльные компании, они просто использовали психологический образ, что они создают более безопасные автомобили – только для того, чтобы заработать больше денег.
Я считаю, что качество и успех манекенов для краш-тестов измеряется в функциях безопасности, которые автопроизводители внедряют в свои автомобили, чтобы лучше защитить людей. Количество подушек безопасности или электронных компонентов в наши дни рекламируются исключительно для повышения продаж. Существует мнение, что темп развития технологического прогресса не позволил добиться лучших результатов… так ли это? Читайте дальше, чтобы узнать больше – речь пойдет о появлении манекенов для краш-тестов.
Эволюция манекенов для краш-тестов
Начнем с объяснения, что такое манекен для краш-тестов и обсудим его роль. Манекен для краш-тестов представляет собой антропоморфное (или гуманоидное, если хотите) испытательное устройство (ATD), которое пытается точно воспроизвести движение тела человека при имитации удара транспортного средства. И, как я уже отмечал ранее, качество и успешность манекена измеряются элементами безопасности, которые автопроизводители внедряют в свои транспортные средства для более эффективной защиты пассажиров. В свою очередь, эффективность манекена измеряется его способностью собирать широкий и точный массив данных о динамике воздействия на человека в случае автокатастрофы.
Общество заинтересовалось продвижением улучшенных решений по безопасности автомобилей вскоре после первых в мире нескольких дорожно-транспортных происшествий, связанных с автомобилями. Если вы интересуетесь фактами, то первой зарегистрированной жертвой автокатастрофы, сбитой автомобилем с паровым двигателем, стала Мэри Уорд. Это произошло 31 августа 1869 года, за 17 лет до того, как Карл Бенц изобрел первый автомобиль с бензиновым двигателем. В Северной Америке первая зарегистрированная автомобильная авария произошла 13 сентября 1899 года, когда Генри Блисс был сбит при выходе из кабины нью-йоркского троллейбуса.
Первый подход к повышению безопасности заключался в изучении влияния лобового столкновения на человеческое тело. Это, конечно, привело к разработке ремня безопасности. Затем внимание было сосредоточено на сиденье водителя, хотя конструкции приборной панели и самого автомобиля были очень жесткими, и вся сила удара передавалась непосредственно пассажирам.
Первые серьезные испытания были проведены Детройтским университетом Уэйна, а в первых краш-тестах были использованы… человеческие трупы.
Тест фронтального удара на трупе.
Конечно, существовали этические и моральные проблемы, связанные с использованием погибших людей в качестве манекенов для испытаний, но исследователи утверждали, что тела будут полезны для исследований, а их использование поможет спасти жизни. Это придало использованию трупов почетное значение и отвергло претензии об осквернении. Проблема в том, что трупы можно использовать только один раз, а также могут быть использованы только трупы людей, погибших по естественным причинам, поскольку любые предыдущие травмы будут препятствовать правильному определению повреждений, вызванных ДТП.
К середине 1950-х годов исследователи собрали достаточно информации из тестов с трупами, чтобы понять, что им необходимо улучшить процедуру оценки травматизма при проведении краш-тестов. Первые их варианты – исследования на добровольцах и животных. Одними из первых исследователей, оказавшихся в роли манекенов, были полковник Джон Пол Стэпп USAF и профессор Лоуренс Патрик из Университета штата Уэйн.
Полковник Стэпп едет на ракетных санях на авиабазе Эдвардс
Оба они проверяли влияние экстремального замедления на человеческий организм. Полковник Джон Пол Стэпп известен своими военными испытаниями ракетных саней, в которых он за 1,4 секунды замедлился со скорости более 677 км/ч до нуля. Несмотря на то, что исследования на людях давали очень точные результаты, они оказались чрезвычайно опасными, а испытуемые не могли выдерживать определенные физические повреждения.
Что касается испытаний на животных, то прогресс в исследовании манекенов вызвал сильное сопротивление со стороны групп, защищающих права животных, особенно Американского общества по предотвращению жестокого обращения с животными (ASPCA). Наиболее полезными животными, которые использовались в течение этого короткого периода времени, были свиньи, строение тела которых, по словам исследователей, было похоже на строение тела человека. Испытания на животных сыграли важную роль, когда инженеры пытались разработать технологию для предотвращения смертельных случаев, вызванных пробитием рулевой колонки, поскольку нельзя было использовать как трупы, так и живых существ.
Знакомство с миром манекенов и виртуальных пассажиров
Решение проблемы пробития рулевого колеса пришло с откидной рулевой колонкой, которая была изобретена инженером Mercedes-Benz Белой Барени. Откидная рулевая колонка впервые была внедрена в США компанией Chevrolet в 1965 году. Использование животных для тестирования достигло как функционального, так и этического предела, поэтому ученым и исследователям пришлось искать более прогрессивный способ моделирования воздействия на человека в автомобильных авариях.
Первым испытательным манекеном в том виде, в котором все его знают сегодня, был Sierra Sam, созданный Сэмюэлем В. Олдерсоном в его исследовательской лаборатории Alderson Research Labs (ARL) и Sierra Engineering Co в 1949 году. Манекен был намного выше и тяжелее среднего взрослого мужчины и использовался для испытаний катапультируемых кресел самолетов, авиационных шлемов и ремней безопасности пилотов.
Сьерра Сэм тестирует катапультируемые кресла.
После этого компания Alderson создала манекен VIP-50, который представлял собой испытательный манекен, специально созданный для General Motors и Ford, в то время как Sierra представила модель под названием «Sierra Stan».
Позже GM попыталась объединить лучшие черты моделей VIP-50 и Sierra Stan в один манекен для тестирования и придумала модель Hybrid I. Эта модель была также известна как «мужчина на 50 процентов», так как по росту, весу и пропорциям она напоминала среднего мужчину.
В 1972 году GM представила манекен для краш-тестов Hybrid II, который обеспечивал улучшенную реакцию позвоночника, плечевых и коленных суставов, а также предоставлял более точное документирование повреждений.
Два манекена-манекена Hybrid II 50-го процентиля, используемые в качестве балласта при испытаниях на столкновение на низкой скорости.
Вскоре после этого Национальная администрация безопасности дорожного движения (NHTSA) в Соединенных Штатах заключила соглашение с компанией «General Motors» о создании манекена для краш-тестов, который будет превосходить по своим характеристикам манекен «Hybrid II» и будет адаптирован для автомобильной промышленности.
Результат был представлен в 1976 году и получил название Hybrid III. Этот мужской манекен 5-го процентиля имеет рост 179.8 см и вес 81.2 кг. Hybrid III используется Институтом страхования безопасности дорожного движения (IIHS) и в настоящее время является наиболее широко распространенным манекеном для проведения испытаний. В целях расширения спектра результатов к Hybrid III присоединилась целая семья, включая женский манекен 5-го процентиля и три детских манекена Hybrid III, которые представляют собой манекены десятилетнего, шестилетнего и трехлетнего возраста. Также был введен более крупный мужской манекен 95-го процентиля для измерения динамики человека большего размера и сравнения того, как результаты аварии влияют на людей разного телосложения и размеров.
Семейство Hybrid III манекенов расширилось и теперь включает в себя манекенов мужского пола 95-го процентиля, женского пола 50-го процентиля и десяти, шести и трехлетних детей.
Для использования в краш-тестах современные испытательные манекены должны быть способны записывать несколько переменных величин, таких как скорость удара, раздавливающие усилие, скорость сгибания, складывания и замедления при столкновении.
Модель Hybrid III имеет свои ограничения, однако благодаря своей универсальной конструкции ее детали являются взаимозаменяемыми и могут быть адаптированы к другим применениям. Этот манекен был разработан для измерения лобового удара и не столь полезен при боковых ударах, опрокидывании и ударах сзади. Впрочем, там, где появляются ограничения, появляются и новые, невиданные ранее решения.
Hybrid III проходит калибровку
10-летний манекен Hybrid III в дополнительном кресле после лобового краш-теста.
Этапы эволюции
Среди дальнейших разработок, появившихся после Hybrid III, можно выделить следующие:
THOR использует сложные инструменты для оценки лобового удара
Toyota Technical Development Corporation, отвечающая за проект THUMS, планирует расширить свой модельный ряд манекенов для краш-тестов и добавить в него более крупного мужчину и маленькую женщину. TMC также планирует продать манекен THUMS 4 с осени 2010 года.
Перспективы манекенов для краш-тестов
THUMS 4 был разработан с помощью научно-исследовательских институтов и университетов. Разработка проводилась с использованием высокоточного компьютерного томографа для проведения детальных измерений внутреннего строения человеческого организма. И так выглядит будущее – совместная работа независимых исследовательских институтов и университетов, использующих передовые компьютерные симуляции для воспроизведения дорожно-транспортных происшествий. Целью этих исследования является улучшение понимания того, как можно повысить безопасность пассажиров.
Другой важной областью, заинтриговавшей исследователей, является имитация беременной женщины за рулем при столкновении. Первый прототип манекена беременной женщины для краш-тестов был изготовлен университетом Лафборо (Loughborough University UK). Они установили над тазом контейнер с жидкостью для имитации матки. Их исследования были сосредоточены на разработке подходящего дизайна ремня безопасности для беременных женщин, так как исследования показали, что большинство беременных женщин отказались от использования ремня безопасности из-за дискомфорта.
Несмотря на то, что важность компьютерных симуляций столкновений, скорее всего, станет основным методов проведения исследований в ближайшие годы, мы считаем, что будущее за комбинацией виртуальных столкновений и использования продвинутых манекенов для тестирования. Хотя программное обеспечение сможет воспроизводить геометрически корректные симуляции и вычислять точные показания о столкновении, для подтверждения результатов все же придется использовать знакомые нам манекены.
Компьютер может воспроизводить бесчисленное множество аварийных ситуаций – под разными углами и с разными объектами на разных скоростях. Но несмотря на это, сталь — это всего лишь сталь, а точки сварки — всего лишь точки сварки, поэтому относительность всех вещей диктует необходимость использования полномасштабных антропоморфных испытательных устройств и реальных испытательных стендов.
Единственное, что нужно сделать – как можно скорее начать внедрять технологические новинки (например, зоны запланированного смятия, интеллектуальные подушки безопасности, неопасные приборные панели и усовершенствованные конструкции сидений). Иногда кажется, что компании уделяли много внимания разработке манекенов для краш-тестов, забыв о том, для чего они их разрабатывали. Спустя 60 лет после изобретения первого манекена для краш-тестов и более 90 лет с тех пор, как люди поняли необходимость повышения безопасности транспортных средств, ролики с провальными краш-тестами все еще собирают сотни тысяч кликов на YouTube.
Подписывайтесь на каналы:
@TeslaHackers — сообщество российских Tesla-хакеров, прокат и обучение дрифту на Tesla
@AutomotiveRu — новости автоиндустрии, железо и психология вождения
Мы большая компания-разработчик automotive компонентов. В компании трудится около 2500 сотрудников, в том числе 650 инженеров.
Мы, пожалуй, самый сильный в России центр компетенций по разработке автомобильной электроники. Сейчас активно растем и открыли много вакансий (порядка 30, в том числе в регионах), таких как инженер-программист, инженер-конструктор, ведущий инженер-разработчик (DSP-программист) и др.
У нас много интересных задач от автопроизводителей и концернов, двигающих индустрию. Если хотите расти, как специалист, и учиться у лучших, будем рады видеть вас в нашей команде. Также мы готовы делиться экспертизой, самым важным что происходит в automotive. Задавайте нам любые вопросы, ответим, пообсуждаем.